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宇宙最大恒星能有多大?

2017-2-8 21:46| 投稿: caiflyer

摘要: 太阳是距离地球最近的恒星,它能装下130万个地球,要知道有超过70亿人居住在地球上。因而,太阳的个头非常庞大,超乎我们的想象。  然而,与宇宙中的众多其他类型恒星和天体相比,太阳又是微不足道的。当然, ...

  太阳是距离地球最近的恒星,它能装下130万个地球,要知道有超过70亿人居住在地球上。因而,太阳的个头非常庞大,超乎我们的想象。

  然而,与宇宙中的众多其他类型恒星和天体相比,太阳又是微不足道的。当然,我们的太阳并非个头最小的恒星(这个头衔属于红矮星),但它绝对远非最大的恒星。那么,宇宙最大恒星究竟能有多大?

  简短的回答:恒星质量的上限约为300M(M=太阳质量),但迄今为止,天文学家观测到的最大恒星为R136a1,质量为265M,体积是我们太阳的27,000倍。

  

  恒星的科学

  在恒星诞生时,两种关键的力量在起作用——旋转气体云(它将最终形成原恒星)的引力牵引和向外的电磁辐射压力。存在多年的理论认为,恒星的质量不会增长到20M,因为在此之前,向外的辐射压力将导致气体云爆炸或分散,切断恒星增长的原材料。

  然而,天文学家却观测到了拥有120倍太阳质量的恒星。虽然这个观测结果令天文学家困惑不已,但还有另一个解释。

  通过对其他恒星的计算机模拟和观测,科学家发现,这种推拉关系在恒星的所有表面上都不相等。换言之,有一些区域,气体云被吸入使恒星增长,而其他区域充当泄气阀,释放出大量的电磁辐射。

  基本上,低质量恒星所采用的吸积过程也能够形成大质量恒星。在某些情况下,较小的恒星会在大质量恒星附近形成,然后撞击到大质量恒星之中,加速这颗恒星的生长过程。

  现在我们已经了解到恒星的质量能有多大,下面再来看看恒星的尺寸。

  我们的太阳与其他恒星的比较

  如上所述,我们以太阳作为恒星的基准点。诸如褐矮星和红矮星这样的小恒星确实存在,但我们对大尺寸的恒星更感兴趣!太阳的半径为695,700公里,总体积为1.4 x 10^27立方米。

  主序星

  宇宙中的绝大多数恒星都是主序星,这意味着它们已经达到了辐射压力和重力牵引之间的静力平衡。主序星的下限约为太阳质量的0.08倍,上限可达到太阳质量的100倍。

  主序星通常能保持一定大小长达约50亿年,而它们越大,则就越热,因此也就越明亮。在此期间,主序星把氢聚变成氦,并释放出巨大的能量。

  太阳处在主序星的中间,有很多恒星比太阳大,也有很多恒星比太阳小。主序星包括黄矮星、蓝矮星和红矮星。

  大多数著名的恒星都属于主序星,如织女星、天狼星、比邻星和参宿五。

  

  主序星之上

  当恒星离开主序星阶段,就会演变成红巨星、黄巨星和橙巨星。一旦氢到氦的聚变过程停止,恒星核心周围的氢壳被点燃,尺寸猛烈膨胀,通常达到了其主序星阶段大小的100倍。这个时期可以持续大约1亿年,最终通常会坍缩成一颗白矮星。

  虽然此后恒星不再进行聚变反应,但是这些恒星需要数百亿年的时间才能冷却至宇宙的背景温度(约2.7K)。大角星、毕宿五和北河三是我们熟知的巨星。

  此外,还有超巨星,其质量是太阳的数十倍,但由于其巨大的尺寸,它们消耗燃料的速度很快,因此,超巨星的寿命很短。

  根据温度不同,超巨星又分蓝超巨星、红超巨星、白超巨星和黄超巨星。蓝超巨星的质量约为太阳的20倍,而黄超巨星的质量可能小于太阳,但光度远大于太阳。

  其中一些最知名的超巨星有:参宿七(蓝超巨星)、以及心宿二和参宿四(红超巨星)。当这些超巨星到达生命的尽头时,它们往往会爆发成超新星,并诞生黑洞。

  

  特超巨星是恒星宇宙之王,虽然它们在理论上应该不存在,但近年来这些怪物恒星的发现令天文学家兴奋不已。

  然而,和超巨星一样,它们的生命很短。最小的红矮星在理论上可以持续燃烧万亿年,相比之下,特超巨星的寿命仅有几百万年——在天文术语中,这只是转瞬间。

  特超巨星有着令人难以置信的光度(比太阳亮400万倍),以及庞大地质量(130M-315M),并且也是目前发现个头最大的恒星。

  天文学家不认为还有更大的恒星,因为特超巨星似乎要超越物理极限。最著名的特超巨星有:手枪星(蓝特超巨星)和大犬座VY(红特超巨星,先前发现的最大恒星)。

  最后,我们来看一下迄今发现的个头最大的特超巨星。

  

  最大的恒星:R136a1

  R136a1位于大麦哲伦云的蜘蛛星云,这颗巨无霸恒星已经闪耀约170万年,并且由于恒星风造成了巨大的质量损失。

  虽然目前这颗怪物恒星的质量约为265M,但回溯它的演化历史表明,R136a1曾经的质量高达315M至325M。

  

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