宇宙是廣闊的,對現代人類來說充滿了奧秘。「宇宙中最大的恆星是是哪顆?」總會有孩子向自己的父母提出這樣的問題。本文就這個常見問題閑聊一下。
在太陽系我們最熟悉的巨星是木星,太陽系中最大的行星。木星比地球大11倍,重317倍。
比木星更大的是褐矮星 .褐矮星的質量大約是木星的13到90倍。
褐矮星的質量介於像木星和土星這樣的巨行星和最小的恆星之間。僅次於褐矮星的下一大恆星類別是主序星 .
當氫氣或氦氣等氣體聚集超過一定質量時,中心部分達到高溫,導致燃燒。
結果,質子 - 質子鏈式反應,這是一種氫轉化為氦的聚變反應,發生在核心部分。它產生大量的能量。主序星的質量越重,溫度越高,光越強,但其壽命越短。
當核心氫被質子-質子鏈式反應耗盡時,主序星突然膨脹到幾十萬倍大,然後死亡。
即使你以這種方式說「比較恆星的大小」,你也應該記住,恆星的大小在它們的一生中是變化的,所以可以看成「成人和兒童」。
主序帶中最小的紅矮星的質量大約是木星的100倍。
由於紅矮星的質量很小,因此不會發生大的聚變反應。因此,發射的光非常微弱,並且在死亡時永遠不會變得巨大。
紅矮星的壽命為10萬億年,使它們成為宇宙中最多的恆星。據計算,宇宙誕生於大約138億年前的大爆炸,所以10萬億年大約是宇宙年齡的1000倍。
主序帶中僅次於紅矮星的第二大恆星是類似太陽的恆星。太陽的表面溫度高達約6000攝氏度,雖然發出的光很強,但它的壽命只有100億年左右。
讓我們繼續看比太陽大的恆星。天狼星 A,它是除太陽外從地球上看得最亮的恆星,構成天狼星質量是太陽的兩倍,半徑是太陽的1.7倍。它比太陽亮25倍。
然而,另一方面,天狼星A的壽命已經急劇下降到大約25億年。
半人馬座β的質量是太陽的10倍,是太陽的13倍。表面溫度達到25000度,發射的光比太陽強20000倍。它的壽命只有大約2000萬年。
從目前為止的示例中可以看出,質量越大,尺寸越大。
有史以來發現的最重的恆星是R136a1 .R136a1的質量是太陽的315倍,其亮度是太陽的900萬倍。
然而,與質量和亮度相比,尺寸差異很小,R136a1比太陽大30倍左右。壽命大約是幾百萬年。
大量的質量正在從R136a1逸出,由於恆星風,預計它正在以每秒32.1千瓦的速度失去質量。
R136a1被認為是由超大質量行星的聚結形成的,原子核中的氫預計將在數百萬年內耗盡。
上述恆星在質量和大小上始終成比例。然而,當考慮比這更大的恆星時,「膨脹」是一個重要因素。
當主序星在原子核中耗盡氫時,原子核被壓縮,溫度和壓力隨著原子核中聚變效率的降低而升高。結果,由於向外的能量增加,恆星的外層隨著時間的推移而膨脹。
例如南十字座γ星的質量大約是太陽的1.5倍,但它的半徑是太陽的84倍。
另一方面,太陽死亡之前半徑被認為膨脹了200倍。
如果它膨脹到半徑的200倍,預計水星和金星將被吞噬。
而且它是超巨星,宇宙中最大的恆星,這樣一個膨脹的太陽是無比大的。
超巨星非常明亮,但表面引力很弱,人們認為有大量的質量從表面流出。
手槍星的質量是太陽的25倍,但其半徑約為300倍。雖然它的壽命很難預測,但估計大約是數百萬年,並且被歸類為高亮度藍色變星,因為它發出藍光。
黃超巨星比手槍星等高亮度藍色變星大。
研究最多的黃特超巨星,Rho Cassiopeia足夠明亮,可以用肉眼看到,即使它距離地球1000光年。
Rho Cassiopeia的質量是太陽的40倍,半徑是太陽的500倍。亮度大約高出50,0000倍。
如果Rho Cassiopeia與太陽處於相同的位置,人類將燃燒殆盡。
黃超巨星是罕見的,到目前為止只發現了15個。這意味著黃超巨星的壽命很短。
比這顆黃超巨星更大的是紅巨星 。黃超巨星是可以觀測到的最大恆星,可能沒有更大的恆星。
那麼,究竟哪顆恆星將是「宇宙中最大的恆星」......
確切的答案是「沒人不知道」。這是因為被歸類為黃超巨星的恆星太亮,離地球太遠,即使是很小的測量誤差也會導致測量結果出現較大的誤差。
此外,紅超巨星的大小與太陽系相當,並發射出大量的質量,使其難以測量。因此,隨著科學技術的進步和測量儀器本身的提高,「宇宙中最大的恆星」這個問題的答案將會發生變化。
Stephenson 2-18(St2-18,史蒂文森2-18)是有史以來發現的最大。
Stephenson 2-18在誕生時的質量是太陽的幾倍,但據信已經失去了其總質量的一半。
黃超巨星被認為的平均半徑約為太陽的1500倍,而Stephenson 2-18的半徑是太陽的2150倍,預計亮度為太陽的50,0000倍。
與Stephenson 2-18相比,太陽的大小與智利差不多。對於人類來說,Stephenson 2-18的巨大是不可想像的。
以光速繞過Stephenson 2-18大約需要8.7個小時。SR-71是人類歷史上最快的飛機,需要近500年的時間才能飛躍。
如果Stephenson 2-18出現在太陽的位置,它的表面將到達土星。
隨著Stephenson 2-18繼續釋放質量,其溫度繼續上升,重金屬繼續在其核心積累。Stephenson 2-18被認為最終會引起超新星爆炸,將含有重金屬的氣體拋灑入宇宙。
散射的氣體開始了一個新的周期,在這個周期中,新的恆星將誕生和死亡。