Почему Юпитер не стал звездой?⁠⁠

Почти каждый, кто интересуется космосом, наверняка слышал эту фразу в том или ином виде. А возможно и задавался ей сам.
«Юпитер почти стал звездой. Если бы он был чуть больше, то непременно загорелся бы».
Иногда к этому добавляют такие вопросы:
- «А если взорвать там ядерную бомбу?»
- «А если в его атмосфере зажечь огонь?»

Юпитер действительно необычный объект. Он в сотни раз массивнее Земли. Он горячий внутри.
Он состоит из водорода, того самого топлива, на котором работают звезды.
Но между «похож на звезду» и «может стать звездой» пропасть размером с галактику.
В этой статье мы разберёмся, что реально произойдёт, если зажечь огонь в атмосфере Юпитера,
взорвать там ядерный заряд, и вообще, почему он никогда не станет звездой. Даже теоретически.

Для начала база.
Юпитер это газовый гигант, но это не значит, что это некий «огромный воздушный шар».
Его структура выглядит примерно так:
Внешние слои водород и гелий в газообразном состоянии, ниже водород в жидком виде, ещё глубже металлический водород. Это экзотическое состояние вещества, которое на Земле почти невозможно получить, ну а в самом центре плотное ядро (вероятно), размером примерно с Землю. Температура внутри Юпитера:
- на «облаках» около 145 градусов.
- глубже уже тысячи градусов;
- в центре 20–25 тысяч градусов. Это почти как на поверхности Солнца (в хромосфере).
И вот здесь появляется первая ловушка мышления.
«Если там уже так горячо значит, осталось только поджечь».
Нет. Совсем нет.

Почему звёзды горят, а Юпитер нет.

Звезда это не огонь и не пламя. Звезда это термоядерный реактор, где атомы водорода сливаются в атомы гелия, при этом выделяя колоссальную энергию.
Процесс поддерживается давлением собственной гравитации. Ключевое слово здесь давление. Чтобы запустить термоядерный синтез водорода, нужны температура ≈ 10 миллионов градусов (для устойчивого синтеза) , и чудовищное давление, которое удерживает плазму.
Юпитер слишком холодный (в 400–500 раз холоднее чем нужно) и слишком лёгкий. Его гравитация не способна сжать ядро до нужных условий. Даже если бы он внезапно стал горячее, без давления ничего не произойдёт.

«Но ведь Юпитер почти звезда? Что то такое в школе, на уроках астрономии я слышал».

Нет, и вот почему.
На самом деле это один из самых устойчивых мифов. Давайте в цифрах, для наглядности.
- Юпитер: 1 масса Юпитера (очевидно).
- Минимальная звезда (красный карлик): ≈ 75 масс Юпитера.
То есть Юпитеру не «чуть-чуть не хватает». Ему не хватает ещё 74 Юпитера. Даже коричневые карлики, это такие «неудавшиеся звёзды» , начинаются примерно с 13 масс Юпитера, да и то, они не зажигают обычный водород, а только дейтерий.
Юпитер это не «почти звезда». Это планета, которая в 70 раз легче минимального порога.

Что будет, если зажечь спичку в атмосфере Юпитера?

Ну, ничего не будет. Но разберём буквально, вы же для этого здесь?
Во-первых, чтобы был огонь, нужны топливо, окислитель (обычно кислород), источник воспламенения. Атмосфера Юпитера это почти полностью водород и гелий.
Кислорода практически нет, а водород не горит сам по себе. Он горит только в присутствии окислителя. Спичка мгновенно погаснет. Потому что ей нечем поддерживать реакцию. Никакого пламени. Никакой цепной реакции. Ничего.

А если взорвать ядерную бомбу?

Уже помасштабнее чем спичка, верно?
Хорошо. Допустим, мы берём самый мощный ядерный заряд, который когда-либо создавал человек. К примеру «Царь-бомба» ~50 мегатонн. Но есть одна проблема. Юпитер сам излучает больше тепла, чем получает от Солнца. Он постоянно медленно сжимается, выделяя гравитационную энергию. Энергия одной Царь-бомбы по сравнению с этим ничтожна. Эффект взрыва будет такой:
- локальный нагрев небольшой области.
- кратковременное расширение газа.
- полное исчезновение следов через секунды.
Это всё равно что попытаться растопить океан, бросив туда раскалённый гвоздь. Никакой «цепной реакции» не будет. Никакого зажигания тоже.

Термоядерный синтез нельзя «поджечь» Он либо поддерживается гравитацией постоянно, либо не существует вовсе. Водород в Юпитере не находится в состоянии плазмы, не сжат до нужной плотности, не удерживается достаточным давлением. Даже если создать локально миллион градусов то энергия мгновенно рассеется. Гравитация не удержит процесс, синтез прекратится.

Но, справедливости ради скажу что Юпитер всё же светится.
Он излучает тепло и имеет мощное магнитное поле. Но причина не в звёздной природе. Источники энергии Юпитера это гравитационное сжатие, остаточное тепло формирования, движение металлического водорода. Это не ядерная энергия.
Юпитер это тлеющий уголь, но не костёр. Он тёплый, но никогда не загорится.

А если добавить массы? Теоретически.

Теоретически, если бы Юпитер начал поглощать газ, стал в 10–20 раз массивнее, то он стал бы коричневым карликом. Объектом между планетой и звездой. Но он не может «набрать» такую массу, просто неоткуда. Солнечная система давно сформировалась, источника вещества нет. И главное, ни спичка, ни бомба, ни технология не заменят гравитацию.

Миф про Юпитер и спичку живёт потому что Юпитер похож на звезду внешне. Он состоит из водорода, он горячий внутри, он больше всех остальных планет вместе взятых. Но природа работает не по аналогиям, а по порогам. Юпитер это планета. Какой бы грандиозной она ни была. Но звездой он не станет никогда. Масштаб сам по себе ничего не решает. Решают условия.