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已知最大恒星史蒂文森218,裝下100億個太陽,放在太陽系吞沒土星

2024-10-22科學

綜述內容

想象一下,如果宇宙中存在一顆體積足夠容納100億個太陽的恒星,並且如果將它放置在太陽系,它甚至可以輕松地「吞沒」像土星這樣的氣態巨行星。你會相信這顆恒星是真實存在的嗎?它就是目前已知的宇宙中最大的恒星——史蒂文森218。

史蒂文森218的特點與發現

史蒂文森2-18是一顆紅色超巨星,位於盾牌座,由美國天文學家察爾斯·布魯斯·史蒂文森於1990年發現。其發現源自對北部銀河系進行的一次深紅外探測任務的觀測。

史蒂文森2-18是屬於史蒂文森2星團的,這個星團也被稱為RSGC2,是盾牌座中眾多大型疏散星團之一,內部擁有多個紅超巨星。

最初的研究中,史蒂文森2-18因其獨特的亮度和位置,被認為是星團的一員。然而,隨著進一步的探討,天文學家們逐漸確認了它實際上是一顆獨立的紅超巨星。

它的直徑大約是太陽的2150倍,換算成公裏,大約為29.8億公裏,這個距離是地球到太陽平均距離的20倍以上。

水星離太陽的軌域約為5790萬公裏,金星大約為1.08億公裏,地球則是約1.49億公裏,火星距離太陽約2.27億公裏,而木星距離為7.78億公裏。土星的軌域則在14.29億公裏左右。如果把史蒂文森2-18放在太陽系中心,它的邊界將超過土星的軌域,這表示,包括地球在內的不少行星都會被其吞沒。

它的體積龐大,足以容納100億個太陽,這一數位遠超我們日常能夠想象的範圍。

為了更清晰地認識史蒂文森2-18的龐大體積,我們可以將其與太陽及太陽系中的行星進行對比。太陽的直徑約為139萬公裏,體積大約是1.412×10¹⁸立方公裏,可以容納近130萬個地球。而相比之下,地球的直徑僅為12742公裏,體積則約為1.0832×10¹²立方公裏。

與此相比,史蒂文森2-18的體積相當於地球的1.3億億倍,能夠容納多達1.3億億個地球。

雖說史蒂文森2-18的體積極為龐大,但其品質僅約為太陽的18倍,這與其體積相比顯得相對「輕盈」。

其表面溫度相對較低,約為3200K,遠遜於太陽的表面溫度。但史蒂文森2-18的光度卻極為驚人,大約是太陽的437,000倍,因此它成為銀河系中最亮的恒星之一。它屬於M6光譜型別,在紅超巨星中也算是比較罕見。

與其他巨大的恒星進行對比

與體積最大的大品質恒星史蒂文森2-18相比,盾牌座UY和R136a1是另外兩顆在體積和品質上頗具吸重力的恒星。曾經,盾牌座UY被認為是宇宙中最大的恒星,它的體積一度被估算為太陽的50億倍。

隨著天文學測量技術的持續提升,盾牌座UY的體積已被重新估算為約為太陽的2億倍。盡管這個數位依然很大,但仍遠低於史蒂文森2-18所具備的100億倍太陽體積。

盾牌座UY的品質約為太陽的8到12倍,而其光度則達到太陽的340,000倍,這表明它在品質和光度方面與史蒂文森2-18存在明顯差異。

R136a1是已知品質最大的恒星之一,位於大麥哲倫星雲的R136星團內。它是一顆富含氫的沃爾夫-拉葉星,表面溫度超過56000K,是極紫外線放射線的主要來源。

其品質大約是太陽的265到315倍,光度則為太陽的87萬倍,因此R136a1成為了一顆極為明亮且熾熱的恒星。雖然R136a1在品質上遠超史蒂文森2-18,但它的體積僅約為太陽的3萬倍,遠小於史蒂文森2-18。

演變與未來

史蒂文森2-18目前正經歷其生命周期中的一個重要階段。與所有大品質恒星一樣,史蒂文森2-18在核心內持續進行氫轉化為氦的核融合反應,從而釋放出大量能量,以抵抗重力帶來的壓縮。

隨著時間的推移,核心的氫元素逐漸消耗殆盡,融合反應轉向外部的氫殼層。與此同時,核心開始收縮並升溫。當核心溫度達到足夠高時,氦元素開始發生融合,從而釋放出更多能量,這使得恒星外圍瓦斯層迅速膨脹,並最終形成了紅超巨星。

在這一階段,史蒂文森2-18雖然體積龐大,但其密度卻極為稀薄,外層瓦斯的密度甚至低於地球的空氣層。

這層稀薄的瓦斯顯著擴大了恒星的表面積,增強了其冷卻效果,使恒星呈現出紅色。此外,這種膨脹也表示恒星物質正在以極快的速度脫離,從而導致大量品質流失。

隨著恒星的不斷演化,史蒂文森2-18最終可能會經歷一場劇烈的超新星爆發。在這次宇宙級的大霹靂中,恒星的外層物質將被拋射入太空,而其核心則有可能塌縮為中子星甚至黑洞。

如果中子星形成,它將會是一個極度密集的天體,單單一茶匙的物質可能重達數十億噸。若黑洞誕生,則其重力強大到連光線也無法逃離。

史蒂文森2-18的未來演化不僅對其自身命運至關重要,也深刻影響了周圍的星際介質。超新星爆發會向周圍空間釋放大量重元素,這些元素將為未來恒星和行星系統的形成奠定基礎。此外,超新星所釋放的巨大能量也可能沖擊附近的星際雲,從而引發新的恒 star 形成。

這為天文學家提供了一個重要的機會,能夠深入了解大品質恒星在其生命周期後期的表現,以及它們對宇宙演化的影響。透過研究這種紅超巨星,科學家們期待更清晰地掌握恒星內部構造、物質核融合過程,以及恒星如何以劇烈方式走向終結。

總結

史蒂文森 218,這顆宇宙中的璀璨巨星,以其獨特的規模和神秘特性,令我們對宇宙的廣闊與奇妙有了更深刻的理解。它的存在提醒著我們,仍有無數奧秘等待被發掘。

在未來的科學探索中,我們期望能夠獲得更多關於史蒂文森 218 的發現,並對宇宙的本質有更深刻的理解。讓我們帶著對宇宙的敬畏與好奇,繼續前行於探索之路。