宇宙中最大天体有多可怕?它能大到什么程度?装下1.3亿亿个地球
毫无疑问,要想知道宇宙中最大的天体,不管是质量最大还是体积最大,都必须从恒星家族中找,因为组成恒星的物质是宇宙中最为丰富的氢、氦元素;而任何超过一定质量的天体都会在中心发生聚变,变成一颗恒星,所以宇宙中不可能存在一个超大质量天体,却不是恒星的情况。
文章插图
除非这个天体完全是一个铁疙瘩,但宇宙中在一个很小的区域内根本没有这么多的重元素来形成一个超级铁疙瘩,所以恒星依旧是宇宙中质量最大的一类天体。很明显的一个例子就是太阳系,整个太阳系99.8%的质量都集中在了太阳一个人的身上,围绕太阳运行的八大行星、矮行星、卫星、以及一些小行星在太阳面前都像一颗米粒一样。
文章插图
在太阳系的行星中,最大质量的是木星,相当于317个地球,在木星这个口袋里能够装下1321个地球,把11个地球并排放在一起才能和木星的直径一样,这就是一个岩石行星和一个气态行星的差距,显而易见。不过在宇宙中还有比木星更大的气态行星,因为木星的质量也就是太阳的1/1000,距离8%的太阳质量还有一段的距离,因此在这个空间内还会存在很多比木星大的气态行星。当一颗气态行星是木星质量的1.3到9倍时,那么这颗气态行星就会在自身的引力下通过“开尔文-亥姆霍兹机制”发出发光发热,但是强度非常低,这类天体被称为褐矮星。
文章插图
那么在褐矮星之后,质量继续增大,达到8%的太阳质量,这样的天体变成主序星了,因为这个质量往上的天体中心会形成巨大的高温、高压;导致中心的氢发生反应,并且释放出核能,主序星有这样一个特点,其质量越大、核心的反应速度就越快,越猛烈,发光强度越高、温度越高、寿命越短。当核心的氢消耗完以后,恒星的主序星阶段就结束了,就开始燃烧核心中的氦,恒星就会进入红巨星阶段。由于膨胀导致恒星外层密度降低,因此恒星变为红巨星的时候,体积会增大几十、几百倍,最后就会以不同的方式迎接死亡。
文章插图
在主序星中质量最小的恒星是红矮星,它的质量为太阳的8%到40%,这样的恒星燃烧非常缓慢,可以将自身诞生时包含的所有氢元素充分燃烧变为氦。由于它质量很小,不能继续燃烧氦形成比氦更重的元素,因此这样的恒星死亡时啥也不会发生,就像炉火熄灭了一样。没有红巨星阶段,而是会直接变为一颗由氦组成的白矮星。不过红巨星寿命能够达到数万亿年,且它们的数量能够占到宇宙中恒星数量的3/4。在主序星中比红矮星质量再大一点的恒星,的其实就是类似于太阳的恒星;
文章插图
类太阳恒星燃烧完核心的氢元素以后,开始燃烧氦就会进入红巨星的阶段,最后会在行星状星云中死亡,在其核心会留下一颗主要由碳、氧组成的白矮星。就像是我们夜空中最亮的天狼星a,它2倍于太阳的质量,半径是太阳的1.7倍,发光强度是太阳的25倍。虽然质量只比太阳大了2倍,但是它的寿命却只有25亿年。这样的恒星死亡后的结局跟太阳是一样的。
文章插图
当恒星质量超过太阳质量8倍时,死亡后就会发生巨大的爆炸,在其中心留下一颗体积只有10到20公里,但是质量与太阳质量相当的天体——中子星。例如半人马座β星,10倍于太阳的质量,大小是太阳的13倍,表面温度25000摄氏度,光度是太阳的2万倍。但它的寿命短到了2000万年。这样的恒星死亡后,很可能会在其中心留下一颗中子星。
文章插图
如果一颗恒星的质量达到了太阳质量的20倍以上,死亡后其核心就不是留下中子星了,而是会留下一颗黑洞。像是我们现在发现的质量最大的恒星R136a1,它的质量是太阳的265 ~ 315倍,亮度是太阳的900万倍,体积为太阳的30倍,寿命只有数百万年。那么宇宙中的恒星质量有没有上限?能无限大?
文章插图
其实我们发现的R136a1质量已经达到了极限,这个极限就是爱丁顿临界值,计算出来的恒星质量上限为150倍的太阳质量,高于这个质量以上的恒星就非常不稳定,辐射压力会导致恒星大量的物质发生逃逸。就像是R136a1正在以每秒3.2×10^16吨的速度损失质量。从上文可以看出,恒星质量越大,体积就越大,但是体积增长的速度并不快,要想找到宇宙中体积最大的恒星,就需要从红巨星中寻找,毕竟恒星晚年膨胀以后体积会增大很多。例如南十字座的γ星质量只有太阳的1.3倍,但是半径却达到了太阳的8.4倍,这就是因为膨胀导致的。
推荐阅读
- 主导 印专家:美俄中主导太空规则,印度想占据一席之地,要与中俄合作
- 速度 宇宙中比光速更快的四种“速度”,你都知道几个
- 氢能冶金 碳中和正在进行时,炼铁氢还原替代碳还原的新时代已至!
- 约瑟夫·拜登 非要跟中国较量?美国疯狂印钞6万亿,结果搬起石头砸自己的脚
- 油价 “负油价”后全球市场变化!美国每升不足2元,中国排名竟超国足
- 这就是街舞3 娱乐圈中的团宠,张艺兴凭借偶像特质,征服全网观众,获赞无数
- 中国人 高晓松在晓松奇谈中言论引争议
- 诚实 中国首位女宇航员,为何返回后就没露面?原来一直在背后作奉献
- 伺服 “窝工”技术又双叒叕助力中国“太空首单”
- 研制 好消息中国航空航天技术飞速进步,有望彻底打破西方垄断