理論上體積最大和質量最大的恆星有多大呢?

講科學堂


相對地球而言,恆星都是大質量天體,目前已經觀測到的個頭最大的恆星是盾牌座UY,質量最大的恆星是R136a1,這兩個恆星巨無霸,大名鼎鼎,把它們與太陽相比較的話,給我們的將只有吃驚。




盾牌座UY的直徑達23.75億公里,將它放在太陽系的中心,其邊緣將超過木星軌道(5.2天文單位,7.78億公里),並且接近土星軌道(9.58天文單位,14.3億公里)。以光速環繞這顆恆星一週需9小時以上,這樣的速度環繞太陽一週僅需時14.5秒,根據計算,這顆恆星的體積能容納約45億個太陽,或者6000萬億個地球。


盾牌座UY雖然體積很大,但是它的質量卻並不是特別大,大約相當於太陽質量的32倍,或者說地球質量的1000萬倍,它還不能被歸為特超巨星,不過它的亮度非常高,相當於太陽的34萬倍,是光度最高的恆星之一,但是我們仍然看不到它,因為它距離我們太遠了,大約有9500光年,因此視星等只有11.2至13.3等。

但是R136a1就不一樣了,它的質量相當於太陽的265倍,是地球質量的8000多萬倍,是名副其實的恆星巨無霸,被歸為特超巨星綽綽有餘,不過它的體積並不是特別大,只有太陽的25000倍左右,但是它的亮度非常高,大約是太陽的780~870萬倍。



R136a1位於大麥哲倫星系內,距離我們約16萬光年,在這顆恆星被觀測到之前,科學家們普遍認為150倍太陽質量是埃丁頓極限(恆星最大質量上限)的可達上限。但是很顯然R136a1已經超過了這個極限,所以它的發現刷新了科學家們對恆星質量上限的認知。

由這兩顆恆星比較來看,盾牌座UY體積是R136a1的15萬倍,然而從質量上來看,R136a1卻是盾牌座右外的近十倍,通常蘭特超巨星的質量都非常大,但是體積卻不如質量較小的紅超巨星更大一些。


人類的方向


先說理論上質量最大的恆星。恆星是從星雲中發生引力坍縮而形成。由於它們擁有足夠的質量,所以內部達到了核聚變反應所需的溫度和壓力。通過核聚變反應,恆星發出了光和熱。雖然恆星吸積越多的星雲,它的質量會變得越大,但質量不能無限增加。隨著恆星質量的增加,將會導致核聚變反應變得更加劇烈,使得向外的輻射壓和光度變得越來越高。當恆星的光度超過愛丁頓光度時,強大的輻射壓就會阻止恆星吸積物質,所以恆星的質量是有限的。對於一顆恆星,它自身強大的重力會試圖把物質往裡坍縮,但內部核聚變產生的向外輻射壓又會阻止引力坍縮,這兩股力量保持平衡。目前,對於恆星質量上限的估計並不統一,一般在太陽質量的幾百倍,最高可能有1000倍,質量為太陽315倍的R136a1是已觀測到的質量最大的恆星。

雖然恆星的質量越大,半徑也會越大,但質量最大的恆星並非用於最大的半徑。這是因為大質量恆星在結束氫核聚變,開始氦核聚變之後,它們會膨脹為尺寸極其巨大的紅特超巨星。不過,恆星的尺寸也不能無限膨脹,因為尺寸太大,恆星的引力將無法束縛住最外層的物質。據估計,恆星的半徑上限為太陽的2500倍,即體積上限是太陽的156億倍,半徑為太陽1708倍的盾牌座UY是已觀測到的半徑最大的恆星。

此外,理論上,早期宇宙中可能還存在著一種十分特殊的恆星——類星,它們的內部坍縮為黑洞,而外層則是普通的物質。類星的能量來源不是核聚變反應,而是外層物質被中心黑洞吞噬所產生的能量。

據估計,類星的質量至少為太陽的1000倍,最高可能為太陽的1萬倍。類星的半徑可達太陽的7000倍,體積則是太陽的3400億倍。類星的壽命很短,只有幾百萬年,它們將會演變為中等質量黑洞。


火星一號


目前已知的宇宙中最大的恆星是盾牌座UY,它是一顆紅色超巨星。它有多大呢?它是太陽的45億倍,相當於地球的2億億倍。它的“腰圍”大約是太陽的1700倍,如果你乘坐一架商務客機,那麼你需要飛950年,才能繞它一圈,但是,這顆巨大的恆星質量卻沒有那麼誇張,只有太陽質量的32倍。但是亮度卻要遠遠超過太陽了,是太陽的34萬倍。

已知最大恆星盾牌座UY,第二大恆星大犬座VY和太陽的體積對比。

目前我們已知的最重的恆星名字叫R136a1,它的質量大約是太陽的265倍。它也屬於最亮的那類恆星。亮度是太陽的780~870萬倍。

但這些恆星是不是宇宙中最大、最重的恆星,很難說!

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