上周，一个天文学家团队报告了首次可能发现一颗系外卫星——一颗围绕另一颗恒星的行星运行的卫星。这个可能的行星-卫星系统的规模是该报告引人注目的原因之一。在这种情况下，“卫星”的大小大约是海王星；它所绕行的行星质量大约是木星的 10 倍，或者说是地球质量的 3000 倍！
这个系统突破了我们通常对宇宙天体的分类界限，并引发了关于我们在宇宙尺度上所处位置的问题。最大的行星可能有多大？从所有可能性来看，地球是一颗大行星还是小行星？
关于“大”的定义，有两种方式来回答这个问题。如果从质量来看待行星的大小，那么有一个具体但相当技术性的答案。行星被定义为不通过核聚变产生自身能量的天体。任何质量超过木星约 13 倍（约 4000 倍地球质量）的天体，其核心产生的热量和压力足以引发氘（氢的一种重同位素）的有限聚变反应。到那时，该天体就被视为棕矮星，而不是行星。
然而，行星和棕矮星之间的核点燃界限是基于隐藏的内部过程，从外部并不明显。聚变的临界质量还取决于天体内部元素的组成。对于一个可能的元素组成范围，临界点可能在木星质量的 11 到 16 倍之间。如果你想了解所有详细信息，请点击此处。
然而，在这个模糊地带之外，情况相当黑白分明。任何远远低于 11 倍木星质量（约 3500 倍地球质量）下限的天体，都是无可争议的行星。另一方面，任何远远高于这个上限的天体，无疑都能够产生自身的部分能量，不再符合行星的标准天文定义。
但还有一个更字面的解读：行星的物理尺寸是否存在上限？这里有一个明确且相当令人惊讶的答案。木星的直径是地球的 11 倍，事实证明，任何行星的大小都差不多就是这样了！如果你继续向木星添加更多的物质，它并不会变得更大。相反，引力会将其质量更紧密、更有效地压在一起。
从木星质量的行星到棕矮星的界限，一直到质量最低的矮星（约 70 倍木星质量，达到持续锂和氢聚变的点），整个范围内，大小几乎没有变化。所有这些天体直径都在同一范围内，相差约 15%。这种恒定性带来了一些奇怪的后果。
以恒星Trappist-1A为例，它最近因拥有七颗地球大小的行星而成为新闻。Trappist-1A 是一颗红矮星，亮度只有太阳的 1/2000，但它是一颗真正的恒星，毫无疑问。它由持续的核反应提供动力，这些反应将燃烧一万亿年或更长时间。它的质量是木星的 80 倍。
另一方面，Trappist-1A 的直径比木星大不到 10%。将这两点结合起来，你很快就会意识到这颗小恒星一定非常致密——事实上，所有极其暗淡、寒冷的红矮星都是如此。Trappist-1A 的密度大约是木星的 60 倍。换算成更熟悉的术语，这颗发光氢等离子体的小球的密度是花岗岩的 25 倍，是铅的 6 倍多！
虽然 Trappist-1A 正在进行聚变反应，但其反应速率如此之低，以至于释放出的能量几乎不足以支撑恒星的体积抵抗引力。更极端的是红矮星 EBLM J0555-57Ab，它最近测量结果是比木星小 15%，大小与土星相当。它是已知最小的成熟恒星（而非白矮星或中子星等恒星残骸），其密度是铅的 17 倍——是水的 188 倍！
这种模式有一些显著的例外。一些离恒星非常近的行星会过热膨胀，直径异常增大。“泡沫塑料”系外行星KELT-11b的直径比木星大 40%，但质量只有木星的 1/5。HD 100546bn 的直径大约是木星的 7 倍，这将是已知最大行星，但有一些注意事项：它似乎仍在形成中，而且目前的观测对其性质留下了很大的不确定性。它实际上可能是一颗婴儿棕矮星。
除了这些异常情况，这种模式是铁板钉钉的。随着行星质量的增加，它们的物理尺寸并不会变大。它们只会变得越来越致密，直到它们点燃聚变，不再被视为行星。
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