太阳能装下130万个地球,但史蒂文森2-18,却能装下100亿个太阳
太阳能装下130万个地球,但放眼整个宇宙,比太阳更大的恒星还是有的很多的。
距离地球640光年,随时可能超新星爆发的参宿四,体积是太阳的7亿倍,而盾牌座的史蒂文森2-18体积是太阳的100亿倍,如果把它和太阳互换位置,木星轨道以内的所有天体都将被这颗恒星吞噬。
那么在恒星体积能达到太阳100亿倍的情况下,宇宙中存在质量也相当于太阳的100亿倍的恒星吗?
答案是完全不可能
因为恒星本质上是大量氢元素聚合而成的等离子体,是靠核心区域的氢元素核聚变来释放光和热的,因此恒星的质量越大,内部的温度和压力就越大,氢元素的消耗速度就越快,因此质量越大的恒星寿命越短,这是天文学界公认的事实。
在这种情况下,太阳这种中等质量的黄矮星寿命在100亿年左右,而上面提到的参宿四和史蒂文森2-18都属于红超巨星,所以寿命只有几百万年,与之形成鲜明对比的是4光年外的红矮星比邻星,由于它是恒星中质量最小的那一类,所以内部核聚变反应较为温和,寿命往往能达到数千亿年,甚至比宇宙的年龄还长。
在明确了质量越大的恒星寿命越短后,我们不难发现,如果真的有一颗质量超过太阳100亿倍的恒星存在,那么它会在瞬间消耗完所有的氢元素,然后在自身的引力影响下坍塌成一颗黑洞,事实上这一切甚至根本来不及发生。
因为恒星本身的辐射压和引力平衡的产物,质量太大的恒星引力太强,辐射压不是引力的对手,因此大质量的恒星只最后往往会无限坍塌,最终变成一颗黑洞,而质量超过太阳数亿倍的恒星,同样也会瞬间坍塌成黑洞。
很多人其实对太阳质量没啥概念,简单来说:银河系中心的超级黑洞的质量也才只有太阳的550万倍,M87星系中心黑洞的质量只有太阳的5500万倍,而10亿倍太阳质量所形成的黑洞,在本星系团内都算超级黑洞了,因此从自然产生的角度来看,比太阳质量大的多的恒星是不可能存在的。
现在看着比太阳体积大几亿倍的恒星,质量最多只有太阳的几十倍,它们的体积不过是牺牲密度换来的而已,等到50亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽了,太阳内部的辐射压也会超过引力慢慢让太阳膨胀成一颗红巨星,到时候太阳的体积也就变大了。
事实上根据天文学家的普查,在宇宙中比邻星那样的红矮星才是恒星主流,太阳这种黄矮星的质量其实已经超过银河系内80%的恒星了,至于我们之前提到的史蒂文森2-18,质量才只有太阳的十几倍而已。
总体来说
太阳在宇宙中虽然算不上庞然大物,但也绝对不小,更重要的是我们的宇宙是由一条条物理规律所约束的,恒星也好行星也罢,质量和体积都不可能无限增加,所以下次如果看到某颗恒星的质量是太阳的数亿倍的话,不要怀疑,肯定是假的。
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