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回顧:2萬光年外的龐然大物,體積遠超「盾牌座UY」,相當於百億個太陽

2024-04-26科學

綜述

宇宙的遼闊與奇妙我們永遠都探索不完,它包含了無數的天體,恒星就是十分重要的一種。所謂的恒星,就是像太陽一樣的「大火球」,為宇宙中的其他天體提供光和熱。 #圖文萬粉激勵計劃#

恒星的種類和形態也是多樣的, 有的小如地球,有的大如太陽,甚至還有超過太陽千倍的。今天我們就來講一顆特殊的恒星, 或者應該叫它 「紅超巨星」。

什麽是紅超巨星?

紅超巨星則是一類獨特的恒星。 它們的光譜類別通常為K或M,表明其表面溫度相對較低,約為3000到4000克耳文,因此呈現出紅色或橙色的光芒。

而它們的亮度等級為I,這意味著它們的表面重力相對較小,體積龐大,是宇宙中體積最龐大的恒星類別之一。

這是特殊的恒星在自己的一生中必定會經歷的變化過程,因為只有質素較大的恒星才有可能成為紅超巨星。這些恒星在核心燃燒氫的過程中,會釋放出大量的氦。

當氫耗盡時,核心會收縮,溫度升高,開始燃燒氦,產生碳和氧。 恒星的外層會因核心輻射壓力而膨脹,形成一個巨大的紅色外殼,這就是紅超巨星的形成過程。

紅超巨星是宇宙中最明亮的恒星之一, 它們的亮度甚至可以超過太陽數十萬倍,甚至數百萬倍。 它們是恒星核合成的重要場所,能夠產生鐵以外的所有元素,為宇宙中的元素多樣性做出重要貢獻。

「史蒂文森2-18」的發現和特征

"史蒂文森2-18"是一顆顯著的紅超巨星 ,其規模和亮度在已知的紅超巨星中居於領先地位,成為宇宙中最龐大的恒星之一。

這顆恒星是於1985年由美國天文學家Stephenson和Sanduleak在一次深度紅外線巡天中發現的。

它位於距離地球約2萬光年的"史蒂芬森2號"星團內,這是一個由約20顆紅超巨星組成的開放星團,也是銀河系中最密集的紅超巨星集團之一。

"史蒂文森2-18"在這個小家庭中顯得最為突出,亦是銀河系中最耀眼的紅超巨星之一, 其亮度約為太陽的44萬倍。

這顆恒星的主要特征在於其巨大的體積。 直徑就已經是太陽的兩千多倍了,而它的體積更是達到了百億倍之巨 ,比之前人類探測到的盾牌座UY還要大得多。

其龐大的體積已經超越了恒星演化理論的預測,是一顆表現十分極端的恒星,其存在為我們提供了研究恒星物理極限的寶貴機會。

對它的探索

對於這顆星球開展進一步的觀測目前來說比較有難度,主要因為它離我們太遠了,而且所處的地方也不太方便。

「史蒂芬森2號」星團內富含塵埃,可見光會被大量吸收 ,使得我們無法用肉眼觀測到它的存在。只能透過紅外線波段的探測來發現它,然而,這種探測方式誤差很大,我們現在對它的了解幾乎全是基於推測。

例如, 天文學家們猜測其外層有復雜的塵埃殼層, 化學成分會存在一些異常,動力學表現有明顯的不穩定跡象,這些變化表明它可能正經歷重要的演化階段。

這顆星球對我們的影響

作為一顆即將步入晚年的紅超巨星,它的核心將會產生強烈的輻射壓力,導致其外層不斷膨脹, 同時核心將持續進行重元素的合成,直至產生鐵。 在未來幾百萬年內,它將耗盡核燃料,最終崩塌形成一個超大的黑洞,並釋放出巨大的能量,引發一次超新星爆發。

這次超新星爆發將為宇宙中的元素多樣性做出重要貢獻。在爆發過程中,有可能產生除了鐵 以外的所有元素,包括金、銀、鉑等稀有金屬。

這些元素將隨著爆發物質的擴散而散布到宇宙中,為其他天體的形成提供重要原料。地球上許多重元素就是來源於這種天體現象。

此外, 超新星爆發還將對周圍的星際介質和星團產生重大影響 。在爆發過程中釋放出的巨大能量和輻射將對周圍的氣體和塵埃產生沖擊,改變其密度和溫度。這些變化將影響其他恒星的形成,也將影響其他天體的軌域穩定性。

該恒星形成的黑洞也可能成為探測重力波的目標。重力波是一種由於時空扭曲而產生的波動,是對廣義相對論的有力證明。

它可以由於大質素天體的加速運動而產生,例如兩個黑洞的合並。 2015年人類首次探測到重力波是物理學史上的重大突破,為我們觀測宇宙提供了新的視窗。

重力波還可以揭示一些電磁波無法觀測到的資訊,例如想要了解黑洞到底是怎麽回事,目前最好的方法就是觀測重力波。

這顆星球形成的黑洞可能會是一個超大質素黑洞,其質素可能超過太陽的40倍 ,還可能具有快速旋轉或強烈磁場等特殊內容。在它與其他黑洞或中子星的相互作用中可能會產生重力波訊號,這些訊號可能會被地球上的重力波探測器捕捉到 ,幫助我們更好地了解其性質。

結語

這顆星球的存在,不僅讓人類對恒星物理學有了更加深刻的認識,也是對宇宙中奧秘的一次探尋。

我們對它的觀測研究,既可以拓展我們對恒星演化的理解,也為我們開啟了新的未知領域。或許,在未來的探索中 ,我們將能更深入地了解這顆遙遠的星球,揭示宇宙中更多的謎團和奧秘。