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体积是太阳100亿倍,地球1.3亿亿倍!宇宙最大恒星大到什么程度?

2024-06-25科学

卡尔·萨根曾明言,我们宇宙的恒星数量超过了地球所有海滩的沙粒总和。这种说法既不是随意说说,也不是没有依据的。

在2016年【天文学杂志】上发表的一篇研究报告中,研究者根据过去二十年哈勃太空望远镜收集的数据,估算出可观测宇宙存在大约2万亿个星系。

值得注意的是,这里谈论的是星系,而非恒星。单是我们所在的银河系,就拥有从1000亿到4000亿颗恒星。相较于宇宙中其他的星系,我们的银河系只是众多普通星系中的一员。

而且,以银河系十光年的尺度看,它在浩瀚宇宙中仅是一个点。了解这一点后,我们可以想象宇宙的广袤。因此,宇宙中的恒星数量超过地球上沙粒的说法并不奇怪。

人类往往有寻找极端事物的习惯,如最大、最小、最热、最冷等。若探讨宇宙中最大的恒星,我们有多个强有力的候选。

比较起来,我们可以先从我们的太阳说起。太阳的直径大约是140万公里,其内部足够容纳约100万个地球,甚至还有余地。

在对恒星的研究中,我们按照恒星的光谱类型将它们分为七种。我们的太阳是一颗G型恒星,与宇宙中其他类型的恒星相比,无论是质量还是体积,太阳都相对较小。

因此,比太阳体积大的恒星还有很多。举个例子,发出蓝光的恒星体积通常都比太阳要大,如天狼星A或猎户座中那些既明亮又蓝的恒星,它们的体积和质量都超过了太阳。

但在宇宙中体积最大的恒星,并非是那些最亮最蓝的,而是在演化过程末期膨胀成为红超巨星的大质量恒星。

过去,我们认为体积最大的恒星是位于盾牌座的UY星,其质量大约为太阳的十倍,但已进入恒星演化的末期,成为一颗红超巨星。

其半径约为太阳的1708倍,近八个天文单位,能够容纳489万亿个地球。若将盾牌座UY星放在太阳的位置,土星将会变成距离太阳最近的行星,其他行星则会被其吞噬。

红巨星虽质量不大,但由于体积巨大,其引力对最外层的控制力非常弱,因此其表层大量物质不断向外逸出。

若以最外层的大气边界来衡量,盾牌座UY的距离将达到400个天文单位,这比冥王星的位置还要远十倍。

由于盾牌座UY周围有大量遮蔽光线的尘埃和气体,在地球上看,这颗恒星的亮度只有9等,非常暗淡,但其边界模糊,对它的真实大小估计不准。

最新的测量表明,以前对它的半径估计过大,其真实大小约为太阳半径的755倍,但这个数据仍然有待确定。

不管如何,盾牌座UY作为体积最大恒星的地位已经不再稳固。即便之前的测量正确,我们也已经发现了一些体积更大的恒星。

如大麦哲伦星系中的IRAS 05280-6910、WOH G64、HV 888,它们的半径分别为1738、1788、1974倍太阳半径,都超过了盾牌座UY。

目前已知体积最大的恒星是「史蒂文森2-18」,位于距离地球2万光年的RSGC2开放星团内,这个星团包含了80颗红超巨星,每颗都极为巨大,但这是一个年轻的星团,形成时间约为1400万至2000万岁,位于银河系中心方向。

这颗恒星的寿命较短,是一颗富含金属的大质量恒星,已经膨胀成一颗红巨星,其半径达到了太阳的2150倍,光度是太阳的44万倍。

将这个半径转换成体积,该恒星能够容纳大约100亿颗太阳,1.3亿亿颗地球。

若将其置于太阳位置,这颗恒星将吞噬土星,使天王星成为离太阳最近的恒星。

除了是体积最大的恒星外,它也成为了温度最低的恒星,由于其体积巨大的膨胀使得最外层温度降至3200K,低于太阳表面的温度。

因此,它也成了最亮的低温恒星。未来,这颗恒星将经历Ⅱ型超新星爆炸,抛洒所有物质到宇宙中,为下一代恒星、行星甚至生命的形成提供原材料。

需要强调的是,恒星的体积与质量并没有直接关系,那些体积最大的恒星通常是生命将尽的恒星,其外层密度极低,且弥散,不断地将大量物质抛洒到宇宙中,像一团发光的稀薄气体。

而那些真正质量大的恒星,通常是处于主序星阶段的蓝巨星,目前已知质量最大的恒星为R136a1,其质量为太阳的265倍,但半径仅为太阳的30倍。

尽管如此,未来我们还会发现更多体积更大、质量更大的恒星,这对于宇宙而言并非什么新鲜事。#深度好文计划#