本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。
宇宙这么大,是否存在半径为一光年的恒星呢?
“世界之大,无奇不有”,那么在比地球更大更浩瀚的宇宙中,就可能存在更多刷新我们世界观的现象和事物出现,并且人类总会说“一山更有一山高”,在宇宙中有无数的恒星,我们的太阳在恒星中并不算特殊,甚至可以说十分的“普通”。
那么在宇宙中最大的恒星有多大呢?是否可能存在半径为一光年的恒星呢?这个问题是笔者在网上看到的,其实这个问题十分简单,那就是“不存在”。在人类目前的研究中,宇宙中是不可能存在这么大的恒星的。
但是宇宙中确实存在半径为一光年的天体,甚至比这个范围还大的天体也存在,那么宇宙如此之大,为什么不可能存在半径一光年的恒星呢?答案其实也很简单,虽然我们经常说宇宙之大无奇不有,但是宇宙中很多事情都是存在一个“上限”的。
例如,速度就存在上限,也就是“光速”299792458m/s,这个速度就是我们宇宙中的最快速度,甚至时空可以承受的质量也是有上限的,如果一个有质量的物体体积趋于0时,其引力会达到无法想象的地步,导致“时空扭曲”的出现,对于恒星来说,质量和直径也存在一个上限,如果超过这个上限,就会导致恒星的引力和辐射张力不能平衡,这个恒星就会“分崩离析”。
其实不用我们疑问,科学家早就针对这个问题进行了研究,恒星的大小和质量是否存在上限和下限,对于我们认知宇宙十分关键。
在宇宙中存在着大量的轻元素,这些元素会缓慢的因为引力聚集在一起,并且随着引力的增加这个速度是越来越快的,而在这些轻元素中氢元素占据了绝大部分,在这个过程中,引力势能减小转化为热能,在元素聚集到一定程度后,就会导致氢元素发生核聚变反应,一个崭新且炙热的恒星就这样诞生了,一些恒星死去后的超新星爆发,喷射出大量的物质会加速这个过程。
质量最大的恒星
形成恒星的最低标准是0.7倍太阳质量,由此可见我们的太阳在恒星家族中绝对不算大,甚至再稍微小一点就无法形成恒星了,而宇宙中恒星的质量上限大约为300倍太阳质量,其实一开始科学家认为,100倍太阳质量的恒星应该就是极限了,但是随着研究的深入我们发现了一个特殊的天体——R136a1。
R136a1是人类目前发现的质量最大的恒星,也是因为这个恒星出现让科学家修改了恒星质量上限,这个特殊的恒星十分惊人,在我们的估算中它的质量是太阳的256 ~ 315倍,并且R136a1不仅仅是质量最高的恒星,也是我们目前发现的最亮的恒星之一。
太阳在这个超级恒星面前,显得有些微不足道,甚至人类很难想象这个恒星有多么巨大和明亮,R136a1在五秒内释放出的能量是太阳一年释放能量的总和,如果把我们的恒星换成R136a1的话,地球会瞬间被它强大的引力拉扯撕碎,就算让地球远离这个恒星,地球的磁场也无法抵达它强大的恒星风以及可怕的热量。或许太阳是一颗平凡的恒星,也是人类的幸运。
当然,质量如此高并且如此明亮的恒星,内部活动也十分频繁和剧烈,因为强烈的电磁辐射压以及本身的炙热,R136a1在不断流失质量,猛烈的恒星风带走了大量的能量和恒星质量,科学家估算,R136a1的质量流失速度是太阳的10^9倍,如果从R136a1诞生开始计算的话,R136a1的一生中至少流失了50倍太阳质量的重量。
科学家曾经认为,R136a1的直径可能会超乎我们的想象,但是实际上这个恒星并不大,它的直径仅仅是太阳的28~35倍之间,这个距离和一光年有很大的差距,那么一光年到底有多大呢?
我们的太阳系的直径就在1~2光年之间,也就是说算上太阳的引力范围,也只是堪堪达到一光年的范围,如此大的恒星在宇宙中是不可能存在的,那么宇宙中体积最大的恒星又是哪一颗恒星呢?
最大的恒星
目前人类发现的体积最大的恒星是盾牌座UY,它的直径高达25亿公里,而一光年换算成公里的话,足足有94600亿公里,如果真的存在这么大的一个恒星,强大的引力是难以想象的,并且这样大的恒星是无法维持自身稳定的。
盾牌座UY虽然是人类目前发现的体积最大的恒星,但是它的质量却不高,只有7~10倍太阳质量,这颗恒星之所以如此之大,是因为这颗恒星已经走到了生命的末期,十分不稳定,随时可能爆发成为壮观的超新星。
我们可以看上面这个图片,更加直观的感受一下恒星的大小差距,一光年的遥远超我们的想象,虽然我们经常会听到多少多少光年来形容两个天体之间的距离,但是对于人类来说,一光年实际上是一个难以跨越的距离,毕竟以宇宙最快速光速,也需要一年才能跑这么远。
拿恒星做对比,可以让我们更正确的认知宇宙的浩瀚,目前可观测宇宙的直径是900亿光年左右,就算是最大的恒星在黑暗的星空中,也毫不起眼……
想了解更多精彩内容,快来关注