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體積是太陽100億倍,地球1.3億億倍!宇宙最大恒星大到什麽程度?

2024-06-25科學

卡爾·薩根曾明言,我們宇宙的恒星數量超過了地球所有海灘的沙粒總和。這種說法既不是隨意說說,也不是沒有依據的。

在2016年【天文學雜誌】上發表的一篇研究報告中,研究者根據過去二十年哈伯太空望遠鏡收集的數據,估算出可觀測宇宙存在大約2萬億個星系。

值得註意的是,這裏談論的是星系,而非恒星。單是我們所在的銀河系,就擁有從1000億到4000億顆恒星。相較於宇宙中其他的星系,我們的銀河系只是眾多普通星系中的一員。

而且,以銀河系十光年的尺度看,它在浩瀚宇宙中僅是一個點。了解這一點後,我們可以想象宇宙的廣袤。因此,宇宙中的恒星數量超過地球上沙粒的說法並不奇怪。

人類往往有尋找極端事物的習慣,如最大、最小、最熱、最冷等。若探討宇宙中最大的恒星,我們有多個強有力的候選。

比較起來,我們可以先從我們的太陽說起。太陽的直徑大約是140萬公裏,其內部足夠容納約100萬個地球,甚至還有余地。

在對恒星的研究中,我們按照恒星的光譜類別將它們分為七種。我們的太陽是一顆G型恒星,與宇宙中其他類別的恒星相比,無論是質素還是體積,太陽都相對較小。

因此,比太陽體積大的恒星還有很多。舉個例子,發出藍光的恒星體積通常都比太陽要大,如天狼星A或獵戶座中那些既明亮又藍的恒星,它們的體積和質素都超過了太陽。

但在宇宙中體積最大的恒星,並非是那些最亮最藍的,而是在演化過程末期膨脹成為紅超巨星的大質素恒星。

過去,我們認為體積最大的恒星是位於盾牌座的UY星,其質素大約為太陽的十倍,但已進入恒星演化的末期,成為一顆紅超巨星。

其半徑約為太陽的1708倍,近八個天文單位,能夠容納489萬億個地球。若將盾牌座UY星放在太陽的位置,土星將會變成距離太陽最近的行星,其他行星則會被其吞噬。

紅巨星雖質素不大,但由於體積巨大,其重力對最外層的控制力非常弱,因此其表層大量物質不斷向外逸出。

若以最外層的大氣邊界來衡量,盾牌座UY的距離將達到400個天文單位,這比冥王星的位置還要遠十倍。

由於盾牌座UY周圍有大量遮蔽光線的塵埃和氣體,在地球上看,這顆恒星的亮度只有9等,非常暗淡,但其邊界模糊,對它的真實大小估計不準。

最新的測量表明,以前對它的半徑估計過大,其真實大小約為太陽半徑的755倍,但這個數據仍然有待確定。

不管如何,盾牌座UY作為體積最大恒星的地位已經不再穩固。即便之前的測量正確,我們也已經發現了一些體積更大的恒星。

如大麥哲倫星系中的IRAS 05280-6910、WOH G64、HV 888,它們的半徑分別為1738、1788、1974倍太陽半徑,都超過了盾牌座UY。

目前已知體積最大的恒星是「史蒂文森2-18」,位於距離地球2萬光年的RSGC2開放星團內,這個星團包含了80顆紅超巨星,每顆都極為巨大,但這是一個年輕的星團,形成時間約為1400萬至2000萬歲,位於銀河系中心方向。

這顆恒星的壽命較短,是一顆富含金屬的大質素恒星,已經膨脹成一顆紅巨星,其半徑達到了太陽的2150倍,光度是太陽的44萬倍。

將這個半徑轉換成體積,該恒星能夠容納大約100億顆太陽,1.3億億顆地球。

若將其置於太陽位置,這顆恒星將吞噬土星,使天王星成為離太陽最近的恒星。

除了是體積最大的恒星外,它也成為了溫度最低的恒星,由於其體積巨大的膨脹使得最外層溫度降至3200K,低於太陽表面的溫度。

因此,它也成了最亮的低溫恒星。未來,這顆恒星將經歷Ⅱ型超新星爆炸,拋灑所有物質到宇宙中,為下一代恒星、行星甚至生命的形成提供原材料。

需要強調的是,恒星的體積與質素並沒有直接關系,那些體積最大的恒星通常是生命將盡的恒星,其外層密度極低,且彌散,不斷地將大量物質拋灑到宇宙中,像一團發光的稀薄氣體。

而那些真正質素大的恒星,通常是處於主序星階段的藍巨星,目前已知質素最大的恒星為R136a1,其質素為太陽的265倍,但半徑僅為太陽的30倍。

盡管如此,未來我們還會發現更多體積更大、質素更大的恒星,這對於宇宙而言並非什麽新鮮事。#深度好文計劃#