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宇宙中有直径一光年的恒星吗?若真存在,其质量将比银河系还大

宇宙中有直径一光年的恒星吗?若真存在,其质量将比银河系还大
2019年09月24日 00:24 新浪网 作者 科学看蓝天

  从理论上而言,宇宙中不可能存在直径达一光年的恒星,目前天文学家也并没有在宇宙中观测到直径达到一光年的的恒星。●已知宇宙中直径最大的恒星是盾牌座UY盾牌座UY是现今人类发现的直径最大的恒星,直径大约23.8亿千米,它的直径是太阳直径(太阳直径大约140万千米)的1700多倍,距离地球大约5000多光年。尽管其体积非常巨大,但质量仅为太阳质量的7~10倍。盾牌座UY究竟有多大呢?地球到太阳的距离不过1.5亿千米,太阳光传播到地球上需要8分钟。如果将盾牌座UY放在太阳系中心,它的表面位置将会超过木星轨道、逼近土星轨道。以土星到太阳的平均距离算,太阳光传播到土星大约需要1小时19分钟。一光年大约9.46×10^12千米,将盾牌座UY的直径换算成光年仅为0.00025光年,连一光年的万分之三都不到。

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  ●如果存在直径一光年的恒星,那它究竟有多大?从太阳引力的有效作用范围来看,太阳系的半径大约2光年。太阳到奥尔特云的距离差不多就是一光年,是太阳到比邻星距离的1/4。如果真的存在直径为一光年的恒星,太阳系内除了奥尔特云以外的所有物质都会被它所吞并。

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  (奥尔特云在太阳系中的位置)恒星内部的物质分布并不均匀,是呈阶梯状分布的,在引力的作用下越靠近中心,密度越大,压力也就越大。主序星阶段的恒星的平均密度都差不多,太阳目前就处于主序星阶段,太阳的平均密度大约1400kg/m^3,比水的密度略高。在宇宙中大质量恒星数量比较稀少。以银河系来看,大约70%以上都是红矮星。我们的太阳是一颗黄矮星,红矮星是一类质量比太阳质量还小的恒星。总体上来说,太阳的质量在宇宙中处于中等偏上的地位。

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  直径一光年的恒星的体积为4.4x10^38立方千米,恒星平均密度按太阳的平均密度1.4x10^12kg/km^3来算,其质量为6.2x10^50千克。银河系总质量为4.2x10^41千克,这么看来它比银河系的总质量还要大十几亿倍。是不是感觉到有点匪夷所思,可事实就是这样的。由此可见,宇宙中根本不可能存在这样的恒星。在这么小的空间内集中这么大的质量,还没有成长到一光年就已经坍缩成黑洞了,而且很有可能会形成宇宙中质量最大的黑洞。●为什么恒星的直径存在上限?恒星的体积越大,质量也就越大。由于恒星的质量不可能无限增长,因此恒星的直径必然存在上限。恒星是由星云形成的,恒星的理论质量上限大约为太阳质量的150倍,这个极限被称之为爱丁顿极限。爱丁顿极限是指,在球对称前提下恒星的发光强度极限。它是根据恒星的引力与辐射平衡状态下计算得出的结果。恒星的质量越大,内部的压力也就越大,核反应也就越剧烈。当恒星内部核聚变产生的能量源源不断的向外传输时,恒星外层物质在这些辐射的推动下,动能增加、运动速度会变快,当超过了恒星引力的束缚极限时,也就是超过了恒星表面的逃逸速度,最终恒星的外层就会解体。

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  目前天文学家在宇宙中观测到的质量最大的恒星大约是太阳质量的260倍,这么大质量的恒星应该是两颗恒星合并后产生的,这在宇宙中是很少见的。目前人类发现的宇宙中质量最大的恒星是一颗编号为R136a1的恒星,它距离地球大约16万光年。据科学家估计,这颗恒星的质量大约是太阳质量的260倍,半径大约是太阳半径的30倍。这颗恒星位于大麦哲伦星云中。

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  (宇宙中不同类型的恒星,体积对比示意图)如果260倍太阳质量分布在直径为一光年的球体中,这样的密度根本不足以引起核聚变反应,也就形成不了恒星了。●宇宙中不仅不可能存在直径为一光年的恒星,直径为一光年的星球也是不可能存在的。通过上面的数据计算,即使密度比水略小,直径一光年的星球质量仍然大的惊人。因此宇宙中不可能存在直径为一光年的星球。所谓的星球就是具有稳定形态的球状天体。据哈勃望远镜观测,几乎所有星系中心都存在超大质量黑洞。如果将黑洞看成星球的话,理论上也只有它的直径能达到一光年。不管是体积还是质量,理论上来说黑洞可以无限制的增长,而且黑洞与黑洞之间还会发生合并。黑洞的胃口几乎是无限的,像一个无底洞,可以吞噬周边所有的物质。不过目前人类还没有发现直径达到一光年的黑洞。

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  (银河系中心就存在一个超大质量的黑洞,与地球相距2.6万光年,约为太阳质量的400万倍)一颗走到生命尽头的巨星(恒星的晚期阶段)会发生坍缩﹐如果坍缩之前质量大于奥本海默极限(大约3倍太阳质量以上),就很有可能会不可避免的坍缩成一个黑洞。未来的宇宙可能就只剩下黑洞了。

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  ●总结恒星的质量和体积不仅存在上限,同时也存在下限,宇宙中的恒星质量通常不能小于0.08倍的太阳质量,恒星的体积自然也是有下限的。恒星的质量太小,不足以引发核聚变质量;质量太大了,会发生坍缩。

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