行星能有多大
雨彤
2017年6月，美国哥伦比亚大学的研究人员宣布，他们发现一颗大约是地球质量3000倍的系外行星！这颗行星大得超乎想象，快超出了人们对于天体大小的认知极限，它也使得科学家们开始考虑，在宇宙中最大的行星会有多大？
实际上，这个问题有两个答案，因为这里的“大”有两重含义，质量大或者体积大。
行星质量的极限有多大？
我们不妨先讨论下最大质量的行星会有多大。一般来说，行星指的是那些不需要核聚变的天体。在太阳系内，木星是太阳系中最大的行星，它的体积超过地球的1000倍，质量超过太阳系中其他八颗行星质量的总和。而如果一颗行星的质量达到地球质量的4000倍（或木星质量的13倍），其核心产生的热量和压力足以引发氘（氢的一种同位素）的聚变反应，这个行星会被视为褐矮星，而不能再称作行星。
那么，这么说来，最重的行星只能是木星质量的13倍？实际上，一个星球是否会发生核聚变反应，不仅仅取决于其质量，还与这个星球的内部构成元素有关，假如这个星球没有氢元素、氦元素的话，那么就不太容易引发内部核聚变反应。美国普林斯顿大学和亚利桑那大学的研究者最新的研究表明，无论行星由什么样的元素构成，最大的行星质量只能是木星质量的16倍。任何一个行星，如果质量比这一临界值大，那么它将会发生核聚变反应，成为一颗恒星。
行星体积的极限有多大？
那么，一个行星的最大体积能有多大呢？科学家们认为它也只能有木星那么大。
如果你仔细观察，就会发现即使褐矮星比木星重很多倍，其直径几乎和木星直径差不多，这些天体的直径与木星直径大小相差范围只有约15%。拿Trappist-1A来说，这是一颗表面温度极低的红矮星，只有太阳1/2000的亮度，但它是真正的恒星，它有稳定的、持续的核聚变反应，这一反应将会持续1万亿年甚至更长时间。Trappist-1A的质量是木星的80倍，但直径比木星只大了约1/10。由于其质量大，但体积并不大，所以这颗小恒星有非常高的密度，Trappist-1A的密度大约是木星的60倍，是花岗岩密度的25倍，比铅密度大6倍。更极端的例子是红矮星EBLM j055-57ab，这颗恒星直径比木星小15%，大约是土星的大小，但其密度是铅的17倍，是水的密度的188倍。
所以，研究者认为木星的直径可能已经接近行星直径的上限。当行星质量很大时，它们的体积就不会变得更大，它们只会在密度上增加，直到最终可以产生核聚变反应，这个时候它们也不再是行星了。
当然事情总会有些例外。有些行星运行轨道距离恒星非常近，表面温度会非常高，体积会膨胀得异常大。比如，KELT-11b就是一颗高膨胀系外行星，它跟木星一样，是一颗超级气态行星，但体积大于木星，半径大约是木星的1.37倍，质量又仅有木星的20%。在距离地球大约335光年外还有一颗HD 100546 bn行星，其直径大约是木星的7倍，这也使得它成為已知最大的行星。不过也有一些人认为这颗行星周围仍然被大量的尘埃和气体所包围，可能仍然处于新生阶段，并不能算是真正的行星。endprint
