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已知最大恒星史蒂文森218,装下100亿个太阳,放在太阳系吞没土星

2024-10-22科学

综述内容

想象一下,如果宇宙中存在一颗体积足够容纳100亿个太阳的恒星,并且如果将它放置在太阳系,它甚至可以轻松地「吞没」像土星这样的气态巨行星。你会相信这颗恒星是真实存在的吗?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的特点与发现

史蒂文森2-18是一颗红色超巨星,位于盾牌座,由美国天文学家查尔斯·布鲁斯·史蒂文森于1990年发现。其发现源自对北部银河系进行的一次深红外探测任务的观测。

史蒂文森2-18是属于史蒂文森2星团的,这个星团也被称为RSGC2,是盾牌座中众多大型疏散星团之一,内部拥有多个红超巨星。

最初的研究中,史蒂文森2-18因其独特的亮度和位置,被认为是星团的一员。然而,随着进一步的探讨,天文学家们逐渐确认了它实际上是一颗独立的红超巨星。

它的直径大约是太阳的2150倍,换算成公里,大约为29.8亿公里,这个距离是地球到太阳平均距离的20倍以上。

水星离太阳的轨道约为5790万公里,金星大约为1.08亿公里,地球则是约1.49亿公里,火星距离太阳约2.27亿公里,而木星距离为7.78亿公里。土星的轨道则在14.29亿公里左右。如果把史蒂文森2-18放在太阳系中心,它的边界将超过土星的轨道,这表示,包括地球在内的不少行星都会被其吞没。

它的体积庞大,足以容纳100亿个太阳,这一数字远超我们日常能够想象的范围。

为了更清晰地认识史蒂文森2-18的庞大体积,我们可以将其与太阳及太阳系中的行星进行对比。太阳的直径约为139万公里,体积大约是1.412×10¹⁸立方公里,可以容纳近130万个地球。而相比之下,地球的直径仅为12742公里,体积则约为1.0832×10¹²立方公里。

与此相比,史蒂文森2-18的体积相当于地球的1.3亿亿倍,能够容纳多达1.3亿亿个地球。

虽说史蒂文森2-18的体积极为庞大,但其质量仅约为太阳的18倍,这与其体积相比显得相对「轻盈」。

其表面温度相对较低,约为3200K,远逊于太阳的表面温度。但史蒂文森2-18的光度却极为惊人,大约是太阳的437,000倍,因此它成为银河系中最亮的恒星之一。它属于M6光谱类型,在红超巨星中也算是比较罕见。

与其他巨大的恒星进行对比

与体积最大的大质量恒星史蒂文森2-18相比,盾牌座UY和R136a1是另外两颗在体积和质量上颇具吸引力的恒星。曾经,盾牌座UY被认为是宇宙中最大的恒星,它的体积一度被估算为太阳的50亿倍。

随着天文学测量技术的持续提升,盾牌座UY的体积已被重新估算为约为太阳的2亿倍。尽管这个数字依然很大,但仍远低于史蒂文森2-18所具备的100亿倍太阳体积。

盾牌座UY的质量约为太阳的8到12倍,而其光度则达到太阳的340,000倍,这表明它在质量和光度方面与史蒂文森2-18存在明显差异。

R136a1是已知质量最大的恒星之一,位于大麦哲伦星云的R136星团内。它是一颗富含氢的沃尔夫-拉叶星,表面温度超过56000K,是极紫外线辐射的主要来源。

其质量大约是太阳的265到315倍,光度则为太阳的87万倍,因此R136a1成为了一颗极为明亮且炽热的恒星。虽然R136a1在质量上远超史蒂文森2-18,但它的体积仅约为太阳的3万倍,远小于史蒂文森2-18。

演变与未来

史蒂文森2-18目前正经历其生命周期中的一个重要阶段。与所有大质量恒星一样,史蒂文森2-18在核心内持续进行氢转化为氦的核聚变反应,从而释放出大量能量,以抵抗引力带来的压缩。

随着时间的推移,核心的氢元素逐渐消耗殆尽,聚变反应转向外部的氢壳层。与此同时,核心开始收缩并升温。当核心温度达到足够高时,氦元素开始发生聚变,从而释放出更多能量,这使得恒星外围气体层迅速膨胀,并最终形成了红超巨星。

在这一阶段,史蒂文森2-18虽然体积庞大,但其密度却极为稀薄,外层气体的密度甚至低于地球的空气层。

这层稀薄的气体显著扩大了恒星的表面积,增强了其冷却效果,使恒星呈现出红色。此外,这种膨胀也表示恒星物质正在以极快的速度脱离,从而导致大量质量流失。

随着恒星的不断演化,史蒂文森2-18最终可能会经历一场剧烈的超新星爆发。在这次宇宙级的大爆炸中,恒星的外层物质将被抛射入太空,而其核心则有可能坍缩为中子星甚至黑洞。

如果中子星形成,它将会是一个极度密集的天体,单单一茶匙的物质可能重达数十亿吨。若黑洞诞生,则其引力强大到连光线也无法逃离。

史蒂文森2-18的未来演化不仅对其自身命运至关重要,也深刻影响了周围的星际介质。超新星爆发会向周围空间释放大量重元素,这些元素将为未来恒星和行星系统的形成奠定基础。此外,超新星所释放的巨大能量也可能冲击附近的星际云,从而引发新的恒 star 形成。

这为天文学家提供了一个重要的机会,能够深入了解大质量恒星在其生命周期后期的表现,以及它们对宇宙演化的影响。通过研究这种红超巨星,科学家们期待更清晰地掌握恒星内部构造、物质核聚变过程,以及恒星如何以剧烈方式走向终结。

总结

史蒂文森 218,这颗宇宙中的璀璨巨星,以其独特的规模和神秘特性,令我们对宇宙的广阔与奇妙有了更深刻的理解。它的存在提醒着我们,仍有无数奥秘等待被发掘。

在未来的科学探索中,我们期望能够获得更多关于史蒂文森 218 的发现,并对宇宙的本质有更深刻的理解。让我们带着对宇宙的敬畏与好奇,继续前行于探索之路。