文：劉一、1949101、晉童
我們都知道，木星是太陽系中最大的行星，其體積是地球的1300多倍，質量是其他七大行星總和的2.5倍還多。那麼宇宙中是否存在比木星還大的行星呢？他們的存在是否還滿足我們定義行星的標準呢？
KELT-11b，是迄今發現膨脹率較高的系外行星之一，同時它也是密度最低的行星
2017年8月，一個天文學家團隊公佈了首例潛在系外衛星——繞行系外行星的天體。這個類似於“地月系統”的系外行星Kepler-1625b和它對應的候選衛星Kepler-1625b-i距離地球大約4000光年，據推測，該衛星的體積與海王星相當，在10月份的相關論文中也提及其質量可能約為地球的180倍，其圍繞的行星Kepler-1625b質量是木星的10倍，約為地球的3000倍！
該系統的存在打破了一般的星體分類界限，因此我們不禁要問：應如何判定一個物體的大小？最大的行星有多大？對比理論上可行的所有行星體積，地球算大還是小？這些問題的答案取決於你對“大”的定義，指的是質量，還是體積。下面我們分別進行講解。
行星質量
如果你認為質量是判定行星規模的標準，那麼我們先來看幾個定義或性質：
恆星：宇宙中靠核聚變（不斷將核心的氫轉化為氦）產生的能量而自身能發熱發光的星體。
褐矮星：常被稱為“夭折的恆星”，構成類似恆星，但質量不夠大，可以引發氘聚變，但不足以在核心持續進行聚變反應的氣態天體。其質量介於恆星與行星之間。
行星（性質）：自身不能像恆星那樣發生核聚變反應。
從上面的性質或定義，我們可以看出，區分行星和褐矮星需要評估其內部核聚變反應過程，但這些是無法通過外部觀測得知的。聚變的臨界質量取決於星體內部的各種化學元素。在合理的化學元素範圍內，木星質量的11倍到16倍之間的某個值可能是成為劃分行星和褐矮星的界限。儘管行星和褐矮星的區分界限是模糊的，但可以明確的是，所有低於11倍木星（或約3500倍地球）質量的星體必定屬於行星類，而質量高於16倍木星質量的星體無疑能夠自己產生能量，不再被定義為行星了。
行星體積
那麼從體積角度來看，行星的外形大小是否有極限呢？答案非常出人意料。我們知道木星的直徑是地球直徑的11倍，而木星的這個尺寸竟然已經是行星尺寸的極限了！不管你再怎麼往木星上堆東西，木星也不會變大，萬有引力只會使木星的密度變得更大。
從木星到褐矮星，再到質量最小的矮星（大約是木星質量的70倍，正好是促成氫鋰聚變的臨界點），它們的大小几乎沒有區別。所有星體的直徑互相相差不到15%。這不可思議的大小恆定現象當然也意味著這些星體會有一些不尋常之處。
行星大小恆定：所有質量大於木星的星體，密度會更大，但尺寸上並不會變大了，除非大於70倍木星質量
比如恆星Trappist-1A，因為有7個地球大小的行星繞行而為人們所熟知。Trappist-1A是一顆溫度較低的紅矮星，只有太陽亮度的1/2000，但它確實是一顆恆星。持續穩定的核反應為其提供動力，可以維持其繼續發熱一萬億年，甚至更長。這顆紅矮星的質量大約是木星的80倍。
然而，Trappist-1A的直徑只比木星大不到10%。對比兩個星體的質量和直徑，我們發現這顆小恆星和所有紅矮星一樣密度極大，Trappist-1A的密度大約是木星的60倍。通俗地說，這個發光的氫等離子小球的密度能達到花崗岩的25倍，鉛的6倍。
Trappist-1系統
雖然Trappist-1A內持續發生聚變反應，但反應太慢，放出的能量無法支撐恆星主體抵抗萬有引力的牽引作用。
更為誇張的是紅矮星EBLM J0555-57Ab，最近天文學家測量出這顆紅矮星和土星差不多大，比木星小15%。這是目前已知的最小的成年恆星（而不是像白矮星或者中子星那樣的老年恆星），它的密度是鉛的17倍，水的188倍！
但也不是沒有例外情況，一些行星的運行軌道距離其恆星極近，溫度過高造成體積過度膨脹。“泡沫塑料”一樣的系外行星KELT-11b比木星大40%，但質量只有木星的1/5。HD100546bn的直徑是木星的7倍左右，是已知最大的行星，但需要注意的是，目前該行星似乎仍在膨脹，就目前的觀測來看，它的性質還無法完全確定，也許只是一顆初期褐矮星。
除上述特例之外，行星大小恆定的規律則完全適用。行星質量變大，但其體積並不會隨之變大。它們的密度會不斷增大，直到發生核聚變反應，那就不再是行星了。
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