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回顧:人類已知最大的恒星多大?可容納100億顆太陽,1.3億億顆地球

2024-10-09科學

每當我們擡頭望向夜空,總會發現有無數顆行星在閃爍,除了少量的行星之外, 發光特征非常明顯的幾乎都是恒星 。大家最熟悉的恒星是 賜予我們光與熱的太陽 太陽占太陽系總質素的99.86%,體積大小是地球的130萬倍 ,無疑是太陽系的主宰。曾經的宇宙「日心說」階段,理所當然地就將太陽認定為是宇宙的中心,也是因為我們肉眼看見的太陽比其它星星都要大。

可是隨著宇宙天體科學研究的不斷深入,我們發現「人外有人,天外有天,星外有星」, 太陽系不過是銀河系眾多星系中普通的存在 ,而過去被我們奉為神明的太陽也不過是一顆普通的恒星。

人們透過深空望遠鏡發現,宇宙當中存在著許多大體積質素巨大的恒星,將太陽與它們對比, 太陽就像是一個像素點一樣,非常渺小 。那麽大家知道目前人類發現的最大恒星究竟有多大嗎?接下來,就來一起看看這顆 「恒星之最」

恒星的種類

恒星是一種由發光球體的等離子體透過其自身重力保持在一起的龐大氣態天體。

恒星依靠內部比較重的微量元素,如氫、氦等發生 核聚變反應 使得自己發光、發熱,恒星在相互吸引之下還可以聚集在一起,形成 星團

恒星的種類非常多,太陽屬於一顆主序星,光譜、溫度、亮度體積等是相對不變的狀態,比較 穩定 。還有食雙星,顧名思義就是兩顆恒星幾乎在同一個軌域平面,一個有時候會遮住另一個。

這兩種恒星都是比較穩定的,還有許多 變化異常的恒星 ,被歸在了不穩定星當中。變化的形式有許多種,比如說 爆發、脈動 等等。我們肉眼能觀察到的變化就是 亮度 了,因此如果一顆恒星的亮度是有變化的,我們稱它為 「變星」 。不穩定星當中有脈動變星、長周期變星、特殊脈動變星、耀星。目前發現了許多 長周期變星和特殊脈動變星 ,天文學家給它們起了特殊的名字,如仙王座δ型變星、沃爾夫-拉葉型星等。

不過在我們日常中,使用的分類方法是約克光譜分類,與恒星的光度有關。分成了 白矮星、紅矮星、次矮星、主序星、次巨星、超巨星 等多個,據說 太陽在60億年之後就會從黃矮星變成一顆紅巨星 。等到那時它會膨脹變大,吞噬水星、金星之後,靠近地球。雖然按照光譜將恒星分成了許多種,但是我們肉眼看到的顏色還是白色或者淺黃色。所以, 如果大家想用眼睛直接去辨別星空中恒星的種類,是不太可能的。

目前發現最大的恒星

這個記錄的持有者一直都在變化,因為隨著人類對宇宙的不斷探索,發現的星體也越來越多,這時就會有新的「重量級」選手出現,但是有時我們對它們的研究還會出現偏差,比如說曾經的巨無霸 「盾牌座UY」、「R136a1」 ,它們都曾 坐擁恒星第一的寶座 ,不過在後來詳細的探測後發現有所不同。

現在人類已知的最大恒星是史蒂文森2-18(Stephenson 2-18),它還有兩個別名RSGC2-18和Stephenson 2 DFK 1, 如果在外國的一些論文期刊中搜尋這三個名字都會彈出相關論文,大家要註意這其實都是同一顆恒星。它和盾牌座UY一樣也位於盾牌座上,按約克光譜的歸類,屬於一顆 紅特超巨星 ,在1990年時發現,發現者是美國的天文學家—— 卓思·布魯斯·史蒂文森 ,這顆恒星就以他的名字命名。

說到這裏,假如大家利用現代科技的望遠鏡發現一顆沒有人觀察到的星體的話,送出完整的資料並且按照特定程式申請,它也能用你的名字來命名。

史蒂文森2-18的直徑約為3100億公裏, 最大半徑約為太陽半徑的2150倍,可容納100億顆太陽,1.3億億顆地球。 除了體積之外,它也是 目前發現最亮的紅特超巨星 ,閃爍的亮度大概是太陽的50萬倍。

如果用太陽與這顆恒星相比,太陽就像一顆微小的塵埃,類似於螞蟻和地球對比。大家都知道現在 人類發現的最快速度是在真空中傳播的光速 ,速度在 30萬km/s ,就算是依靠著這種速度環繞一圈史蒂文森2-18 ,也需要 8.7小時左右

為了讓人便於想象它的巨大,科學家們給出了將它放在太陽位置的設想,按照史蒂文森2-18 的體積放在太陽的位置上的話,它會 延伸到土星的邊緣,地球早就被它湮沒了

對於史蒂文森2-18 的前身,科學家們推測它本來應該是和太陽一樣,是一顆主序星,不過作為主序星時的體積也比太陽大得多,在不斷地演化之下,它發展到了紅特超巨星。

雖然現在的它看起來非常大,但是經過研究推測,它應該已經 燃燒了50%左右的質素 ,接下來它還會在燃燒當中失去更多的質素,然後 到了一定程度就開始縮小,變得更加熱 ,最後它的核心部份會發生 塌縮 ,發生 超新星爆炸

恒星的演化與巨型恒星

恒星的一生其實和人類的一生非常相似,都有幼年、青壯年、老年的階段,直到最後它們也會衰亡、消失。不過相較於生命短暫的人類,恒星演化的過程還是十分漫長的, 以我們最熟悉的太陽為例來說,它現在正值青壯年時期,但是科學家推測在50億年之後太陽就會進入衰亡。

前文中有提到, 恒星的內部都在不斷地發生核聚變反應 ,這種 反應越劇烈,燃燒的質素越大 ,恒星的 壽命就變得越短 。由此可見,「燃燒自己,照亮他人」最初應該是太陽的座右銘才對,此時的 太陽就像是太陽系中的永動機 ,無時無刻地不在發光發熱,每秒鐘內部都有 6億噸氫原子在燃燒

主序星也可以分類成多個恒星,分類標準是太陽的質素, 如果質素不到0.08個太陽,就會被認為是一顆失敗的恒星 ,這種星體被叫做「褐矮星」。但是 當某顆恒星的質素大於0.08且小於0.5個太陽時,就會被稱為紅矮星 。紅矮星也是目前被天體物理學家認為 壽命最長的恒星 ,它的年齡可能比宇宙還要漫長,除此之外,紅矮星也是恒星中占比最多的,可以 宇宙中分布的大部份星體都屬於紅矮星

質素小於8且大於0.5個太陽的恒星就是黃矮星,現在的太陽正是一顆 黃矮星 ,不過在未來的時間中, 燃燒殆盡的太陽會脫離這一序列 ,變成 紅巨星

像太陽這類恒星的演變就是會向著紅巨星不斷靠近,當變成紅巨星時它的質素也會變得異常巨大,就像是被吹起來的氣球,雖然體積變大了並且發出的光芒相較於之前更紅更亮,但是這時的太陽已經是一個在衰亡的老年人了,表面的溫度也會降低。

內部氫元素燃盡後,氦元素開始發生巨變,核心處的溫度及密度足夠高,使氦聚變成碳,氦和碳又聚變成氧並同時形成氫燃燒殼層,恒星的外部會膨脹得比紅巨星還大,就形成了紅超巨星。

史蒂文森2-18 就屬於恒星變成屍體前的最後一個階段,紅特超巨星階段 ,它們作為主序星時的質素大概是太陽的25到40倍,不斷演化,遺失的質素也會更多,據推測, 10萬年中它們遺失的質素就等同於一個太陽的質素

由此我們可以知道, 恒星體積最大的時候,是它遺失質素膨脹之後,在它沒有將氫元素燃燒殆盡之前 ,它的質素和輻射都處於一個比較穩定的狀態。

最終它們會 發生超新星爆炸或者變成一顆白矮星 ,白矮星的光芒非常微弱,並且由於沒有更多的物質進行聚變了,它們發出的能量也會變得很小,在 剩余物質燃燒完 之後,變成一顆不在發光發熱,死氣沈沈的 黑矮星

其它大型恒星

除了現在發現最大的恒星史蒂文森2-18 之外,還有許多大型恒星。比如上文中提到的 盾牌座UY ,它在1860年時被發現,半徑大約是 1708個太陽半徑 ,雖然對比史蒂文森2-18 來說還是小多了,不過也算得上是大型恒星了。

需要特別的說明一下,對於這顆恒星的質素體積,科學界有許多的爭議,有科學家認為測量的不夠準確, 將它周圍環繞的一大部份氣體也算在其中了 ,認為盾牌座UY其實是個「虛假的胖子」。 R136a1 則是一顆沃爾夫-拉葉星,也就是 藍巨星 總質素是太陽的265倍,體積大概有30個太陽那麽大,年齡在150萬年左右 ,已經是一顆步入 中年 的恒星了。

此外經過觀測研究之後發現的WOHG64、維斯特盧1-26、天鵝座NML、大犬座VY、天鵝座KY、人馬座KW、仙王座RW和仙王座V354。

科學家們認為它們在未來的時間中,還會不斷地膨脹,最後走向滅亡。

結語

得益於望遠鏡的出現,人類能在浩瀚的宇宙中發現更多的恒星, 目前發現最大的恒星史蒂文森2-18 相當於100億顆太陽,1.3億億顆地球, 看起來已經很驚人了, 但是在未來這一記錄還會被不斷地打破, 因為宇宙中的恒星數量實在是太多了,人類不知道要花費多少年才能將它們完全發現並且統計。

三國演義中有這樣一句話,「 腐草之熒光,怎及天心之皓月 」,與這些超大型恒星相比,太陽確實過於微不足道了,不過它卻一直專註的照耀著我們,從地球誕生,到人類出現,太陽每一天都在照常升起。

所以 不必去糾結太陽或者地球相對於整個宇宙有多麽渺小 ,如果思慮太深反而會變得迷茫,陷入虛無的情緒當中。活在當下,才是最重要的,哪怕我們的存在對宇宙而言並無意義,也不妨礙大家實作自己的價值,變成更加優秀的人,擁有圓滿的生活。