有没有可能出现半径为一光年的星球?

紫霞仙子Purplefairy


施郁(复旦大学物理学系教授)

目前还没有,将来也很难出现。按目前的理论上限,不能出现。

星球大了以后,自身的引力就很大,就会发生引力塌缩。引力塌缩的最后归宿是黑洞。

如果将黑洞算为星球,那么目前最大的“星球”是超大质量黑洞。它们住在星系的中心,大多数星系的中心都有超大质量黑洞。银河系的中心的黑洞的质量是几百万太阳质量,半径小于17光时。2015年,天文学家曾声称发现质量120亿太阳质量的超大质量黑洞(J0100+2802),形成于宇宙约10亿岁的时候。

黑洞外面有吸积盘,由气体和尘埃组成,有热辐射,所以吸积盘是发光的。类星体可能就包含超大质量黑洞,并发出宇宙中最强烈的光。

吸积盘也限制了超大质量黑洞的生长。当有气体和尘埃靠近黑洞时,就会阻碍其他气体和尘埃进入黑洞。而且热辐射也会阻碍物质落入黑洞。

有观点认为,极超大质量黑洞(是通常的超大质量黑洞的10倍)的理论上限是大概500亿太阳质量左右。超过100亿太阳质量时,就会发生生长减慢,以至于不稳定的吸积盘形成绕着黑洞的星。

目前已知最大的黑洞是660亿太阳质量,以及略超过上面说的理论上限。因为黑洞半径正比于质量平方,可以算出其半径也就2千亿公里,仍然小于1光年(大概是10万亿公里)。


物理文化与施郁世界线


理论上,宇宙中不会出现半径达到1光年的星球。而且在现实中,也没有发现这么大的星球。

相比起宇宙中已知各种星球的尺度,一光年是一个很大的尺度,长达9.46万亿公里。对于一个半径为一光年的星球,它可以装下3亿亿亿(3×10^24)个地球,或者25万亿亿个太阳,或者5000亿个盾牌座UY(已知体积最大的恒星)。如果宇宙中存在这么大的星球,它们应该会产生很强的引力效应或者电磁波,我们应该很容易探测到它们的存在。然而,我们至今都没有找到过如此巨大的星球。

宇宙中的天体最初都是从密度很低的星云中通过引力聚集而来,恒星、行星、小行星皆是如此。不同类型天体会表现出不同的性质,其根本原因在于它们的质量具有差异。恒星是质量较大的一类天体,它们的核聚变反应产生的辐射压会阻止恒星进一步变大。如果恒星可以一下子聚集非常多的质量,其结果将会坍缩成黑洞,而不是演变为更大的恒星。目前在宇宙中发现最大的黑洞是TON 618,但这个超大质量黑洞的视界半径也只有0.02光年,与1光年还差得远。


火星一号


半径为一光年的星球现在没有,今后也不可能出现;半径一光年的单个天体现在也没有,今后有可能出现。

光年是光在真空中的运行1年的直线距离,每秒30万公里,一光年约为9.46万亿公里。

现在最大的星球,论质量是R136a1,相当于265倍的太阳质量,半径约太阳的30倍,即约2100万公里.

体积最大的星球是盾牌座UY,直径为23.76亿公里,质量只有太阳的约30倍,是个虚胖子。这个巨大的星球实体,如果在一张图上,如果把它与我们的太阳老大相比,太阳是看不见的,连一个像素也没有。

但它们的直径比一光年还是小多了,体积最大的盾牌座UY半径也只是一光年的约8000分之一。

这个宇宙最大的星球只有恒星,科学界对恒星的大小有一个测算,低于或者高于某个极限,都不能保持恒星的稳定和性质。

这个极限是以质量为依据的。恒星的质量下限是0.7倍太阳质量,低于这个临界质量,天体中心引力压力就不能达到核聚变条件要求,就形不成恒星;恒星质量的上限,现在科学界定为太阳质量的300倍,这是基于“爱丁顿极限”理论限制。

“爱丁顿极限”理论认为,恒星质量如果大于临界质量,向内的引力与核聚变反应向外的辐射张力就不能平衡,恒星就会处于不断的膨胀和收缩中,每一次膨胀,恒星都会失去部分质量,这样的恒星就无法稳定,也无法抓住外围的物质。

开始科学界把恒星的质量上限定为110个太阳质量,后来定为140个太阳质量。随着不断的发现大的恒星,这个上限就不断的提升,发现R136a1后,这个质量上限提高到300个太阳质量。

其实像R136a1这样的恒星寿命很短,只有300万年左右,而且还在不断的损失质量,过去100万年已经损失了50个太阳质量,目前还在不断的损失中。这也一定程度的证明了“爱丁顿极限”理论所言非虚。


因此说星球是不可能出现一光年半径的,但天体就另当别论了。

目前宇宙中最大的星体就是类星体。类星体是指类似恒星的天体,一般类星体中心就是一个黑洞。

黑洞不是星球,没有谁把黑洞称为星球,但黑洞是一个天体,而且迄今为止,科学界没有给出黑洞的质量上限,这就是时空通讯认为有可能产生半径一光年黑洞的原因。

黑洞的半径一般以史瓦西半径为依据,史瓦西半径实际上就是黑洞的引力半径。迄今为止,人类尚没有发现有一光年半径的黑洞。

银河系中心就是一个黑洞,约有400万颗太阳质量,半径才1200万公里。目前发现最大的一个类星体S5 0014+81,其中心黑洞的质量为太阳的400亿倍,直径为2367亿公里,半径只有1183.5亿公里,只是一光年的约80分之一,距离一光年半径还远着呢。

有人认为这个黑洞的吸积盘很大,加起来可能有一光年半径。这种说法是不可采信的,吸积盘已经在这个黑洞的引力范围之外,只不过是一种吸积现象而已,大小完全没有定数。

黑洞实体只是一个无限小的没有体积的奇点,算上其引力半径己经是揩油了。


如果恒星算上引力半径,就会远远大于一光年,咱太阳老大的引力半径就超过一光年,能说太阳半径一光年吗?

我们一般大小的概念是以观察到的视界为度,所以黑洞史瓦西半径就占了便宜而已。

综上所述,在我们已知宇宙目前没有半径一光年的星球,也不可能出现半径一光年的星球;目前也没有出现半径一光年的单个天体,今后能不能出现尚未可知,时空通讯只是认为有可能。就是这样。

时空通讯观点,欢迎点评讨论。


时空通讯


当然有可能,不过不是现在,应该在未来会出现,这种星球就是——黑洞。

黑洞本是曲率密度无限大的一个奇点,但因其存在事件视界,因而一般都把它的视界半径作为其大小。黑洞视界会随着它吞噬物质越多变得越来越大,理论上没有上限,因此完全由可能出现超过半径1光年的黑洞。不过现在科学家们发现的最大黑洞是星系S5 0014+81中心的黑洞,质量为太阳的400亿倍,视界半径达1183.5亿公里,800个天文单位(地球到太阳的距离),0.013光年。

这个半径远远小于题主需要的半径1光年的黑洞,根据史瓦西半径公式:

我算了一下,黑洞的半径要达到1光年,其质量必须达到32000亿倍太阳质量,比我们目前发现的最大黑洞还要大80倍。

为什么宇宙中没有发现更大质量的黑洞呢?除了我们观测上的原因,以及宇宙的广袤无边之外,可能还和宇宙年龄不够大有关。一般认为,超大质量黑洞主要通过缓慢吸积周围物质、星云萎缩没有形成超新星的情况下直接坍缩、或者正在坍缩的高密度星团在爆炸瞬间从外部

直接压缩等方式形成,现在还发现黑洞互相合并也会形成更大质量的黑洞,所以随着宇宙年龄越来越大,未来是有可能出现半径超过1光年的黑洞的。


徐德文O戴维科学


没有可能,或者说目前的理论以及已知的范围内没有这样的星球。

首先行星是不可能这般大的,就以地球来说,如果它的质量达到80倍木星质量,它就将脱离行星的范畴,而成为一颗恒星,因为它的质量足够引发内部核聚变了。

而作为恒星,目前已知的质量最大者是“R136a1恒星”;体积最大者是“盾牌座UY”

R136a1恒星

这颗恒星的质量是太阳的260倍左右!相当于8580万颗地球质量。不过质量大的恒星消耗也更快,自它形成以来消失的质量就有50个太阳那么多。

盾牌座UY

它的体积达到了太阳的80亿倍,如果有一束光绕着它的腰身转一圈,将要花去9个小时的时间,反过来再看太阳和地球,光绕一圈只要十来秒以及一秒不到的时间。

如果还不够直观,那就把它和太阳换个位置,我们会发现。。额。。地球被吞了,然后它的最外层已经超过木星轨道。。。

最后再说一点:相对太阳系而言,一光年已经算是很长的尺度了。以奥尔特云为边界,太阳系的最大半径也才一光年而已。

期待您的点评和关注哦!


赛先生科普


回答这个问题前,我们先说一下什么是光年。

光年:它不是表示的时间单位而是指定的是距离,表示光在真空中一年所走的距离。

光(电磁波)在真空中的传播速度。2013年公认值为C=299 792 458 米/秒(精确值)

一光年等于光在真空中传播一年的距离:所以一光年就等于 9,460,730,472,580,800米(准确),或大约相等于米 = 9.46 拍米

这个问题,不知道你问的是恒星还是行星?

如果是行星的话,半径为一光年的行星存在的概率极小,

太阳系内最大的木星,直径只有28万公里,而1光年=10万亿公里,差的太多,目前发现的系外行星不超过600颗,最大的也不过就是木星的两倍.

没有发现超大的行星,不代表没有,毕竟宇宙那么大。

如果是恒星的话,存在的概率要大一些。

太阳系内.太阳的直径是140万公里,

目前已知最大的大犬座VY,直径大约为太阳的2000倍,算起来也就是28亿公里,大约万分之三光年.不过这么大的恒星,质量却只有太阳的几十倍,因为密度太低.

黑洞

黑洞是一个特殊的天体

根据相对论,黑洞的半径和质量存在严格的对应关系,1光年半径的黑洞对应的质量是6万亿个太阳质量.一般情况下,我们已知的最大的黑洞都是星系中心黑洞,目前较大的黑洞,质量也就是百亿个太阳质量,算起来不到0.01光年.

宇宙那么大,存在的星系数以万计,而我们人类所观测到的,只有万亿分之一那么多,存在一光年半径的星球也说不准,只是我们没有发现而已。

希望我的回答,对你有所帮助!


飞鸟慕鱼


什么叫光年?光年是个长度单位,是光在真空中走一年的距离,光的速度大约为30万千米/秒,1光年≈9.46X10^12千米=9.46万亿公里。假如这个星球存在,半径为一光年,直径就是2光年,将近19万亿公里。为了直观,咱们作个比较,地球的广大我们都知道,地球直径大约13000公里,太阳直径是地球的109倍,为139万公里,而目前已知体积最大的恒星是大犬座的VY,直径是太阳的1800――2100倍,约28亿公里 。


这么大的体积的恒星,其直径也只占这个2光年星球的1/6800。差了不少。当然据说现在最大的恒星是位于麦哲伦星系的蜘蛛星云的中心地带的蓝特超巨星R136a1。直径有说为太阳的3200倍,但不确定。但这比直径2光年的星体仍然差了不少。


为了能找到这类星体,咱们先确定星体的种类,排除一些不可能的。首先,行星卫星是不可能的,因为如果体积大,相应的质量也大,但过大的质量就变为恒星了,所以只能先从恒星里找,因为恒星不管是质量还是体积都大于行星,还有人说黑洞,这是种误解,黑洞是一个极端天体,质量是够大的,但它体积却很小,甚至就是一个“点”,平常所说的黑洞大小指的是视界半径,所以严格说来,黑洞不算星体。

根据天体平衡原理,科学家观察和计算单个天体质量的上限应为150个太阳质量,如果大于这个限度,这个天体会因自身引力过于强大,不能保持稳定,会出现膨胀――收缩的脉动,每一次脉动,都会让天体损失一部分质量,直到质量达到150倍太阳质量,这个天体才能稳定存在,目前已经发现几个180倍太阳质量的天体,但都在脉动。所以150倍太阳质量应该是天体质量的上限了。因此天体的体积可能也会存在上限,当然这决定于天体的密度、状态和引力的特征,首先引力虽然是长程力,理论上引力能束缚住物质的范围是无限的,但实际上目前发现最大体积的天体就是上面说的大犬座的VY,它的半径相当于土星的轨道半径。体积再大,引力就束缚不住物质了。当然这是以大犬座VY天体的密度和质量来衡量的(VY天体质量大概是17一25倍太阳质量,平均密度为5――30毫克/米³),如果把VY天体质量算作20倍太阳质量,密度算作20毫克/米³,我们假定有一个天体质量为150――180个太阳质量上限,是VY天体的9倍,密度和VY天体一样为20毫克/米³,根据g=GM/r²(其中g为天体表面的引力加速度,G为引力常数,M为天体质量r为天体半径),天体质量变为9倍,g要想保持不变,半径必须变为3倍,天体直径变为28X3=84亿公里,仍然只能是直径2光年天体的1/2200,这个天体的密度20毫克/米³,比地球空气的密度1290000毫克/米³小多了,肯定已经是个气态超巨星,所以从常规意义上说,这是常规概念单个天体最大的体积了,是不可能达到半径为1光年的。

实际上天文界对星体的体积的确定有很大的争议,比如大犬座的VY:

绝大多数人认为它是一个巨大明亮的红超巨星,但有人认为它只是一颗普通的红巨星,直径只是太阳的600倍,因为它的密度随深度发生变化,核心因为进行核融合所以密度极高,而表面的密度少于地球海平面气体密度的千分之一。甚至比地球高层大气的密度还要低。但按照第一种红超巨星的观点,质量和体积之比得出的密度是符合气态恒星的标准,这代表在技术上确定星体半径的两难状况。

如果把绝大多数类似红超巨星定义半径的观点称为广义半径,也把星体的概念推广到不止恒星、行星,那么宇宙间还真有一亿光年半径的星体。

例如蟹状星云这样的“超新星遗迹”就有一个极高密度的“核心”(中子星)和周围广达11光年的“大气层”,它的半径足有22光年。远远超出题主所出的半径大小(实际上,大犬座ⅤY恒星最后很可能演化为黑洞,来一次超新星爆发,其“超新星遗迹”可能就会超过2光年直径星体)。


再比如太阳,太阳半径的界定从未将日冕算进去,而问题是日冕的温度和密度都比大犬座的ⅤY恒星要高,厚度几百万公里,这要从广义上来定义太阳直径足有近一千万公里了。但天文界至今尚未建立一个恒星喷发层是否属于恒星半径范围的分界线。所以题主所说的半径为一光年的星体有没有可能出现完全在于概念的界定。

另外如果原始星云也算星体的话,那么在恒星系形成初期星云直径都不小,原太阳星云就有1万亿――3万亿公里,以此推算,只要形成约恒星质量是10个以上太阳质量的星云的直径都能很轻松地达到2光年。


物原爱牛毛1


应该还是有的,…………………………………


真的是超乎你的想象,它就是犬牛座VY




大犬座VY大约是太阳直径的2000倍,(太阳直径1392000公里)而光速需要通过大犬座VY这么大的直径需要91800秒,而一年是60*60*24*365=86400*365秒,所以说将近300个这么大的大犬座并排直径才是一光年。

而目前有一个尚不明确的星球R136a1它是一颗蓝特超巨星,距太阳16.5万光年,亮度是太阳的1000万倍,直径越为太阳的3000倍。如此大的已经超乎人们的想象了。

所以世界之大,无奇不有,应该还是有的。




清新大叔


星球都诞生于星云之中,星云的主要组成就是氢和氦,还有一些较重的元素。

较大星体都是恒星,这不是偶然的。星体质量太大,引力也就越大。在引力的作用下,氢会发生核聚变。引力越大压力越大,核聚变反应就越剧烈。

最大的恒星质量大约为太阳的100到150倍,这类恒星被称为特超巨星。它们的直径却不是最大的。由于质量太大,它们的核聚变效率太高,大约只能存在几百万年,最后毁灭于超新星爆炸。剩下的核心形成黑洞。

直径最大的恒星是红特超巨星,甚至超过1000倍太阳半径。它们都是质量大约是太阳10倍以上的恒星形成的,在这类恒星的老年阶段体积会膨胀,形成红特超巨星。但只能存在几十万年到百余万年的时间。它们同样会毁灭于超新星爆炸,剩下的核心形成中子星或者黑洞。


目前发现的最大一颗恒星是大犬座VY:约太阳的1,800至2,100倍,相当于太阳至土星轨道的直径。这个直径远远小于一光年。

从目前的观测来看,不支持直径有1光年的恒星。从理论上也不支持产生如此大的恒星:巨大的质量会使还远小于这样大的恒星迅速燃烧、爆炸,然后形成黑洞。根本没有机会聚集如此多的物质成为直径一光年的恒星。


讲科学堂


半径为一光年,直径两光年,这样的星球可以塞满整个的太阳系,包括了假想中的奥尔特云,很显然,如此庞大的星球不可能存在,无论是气体星球还是岩石星球,都不可能存在如此之大的星球,至少在已知宇宙中不会存在。

宇宙中的星体在演化的时候存在着诸多的质量上限,钱德拉塞卡极限——稳定白矮星质量上限,奥本海默极限——稳定中子星的质量上限。

一颗岩石质星球如果质量足够大,那么无疑,它自身的引力收缩就会导致所有的物质向着中心“压”过去,越聚集越密,最终成为一颗致密星。

(半径一光年究竟多大呢?试想一下,将它放在太阳位置,它的边界甚至可以触碰到奥尔特云边际,很显然,这样的星球无法存在!因为超出了人类的想象!!!)

恒星也是如此,恒星不仅存在着质量上限,也存在着质量下限。恒星的质量上限不好确定,虽然一般上认为质量上限为150倍太阳质量,但是在宇宙中还发现了200多倍于太阳质量的恒星,不过这类高质量恒星,通常自身并不稳定,寿命较短。

目前人类已知的体积最大的星球是盾牌座UY,直径约为太阳直径的1700多倍(关于盾牌座UY的直径,尚需等待天文学家的进一步测定。)

宇宙中的星球可以比太阳大得多,但是绝对不可能出现像半径一光年的这种星球,因为,体积如此巨大,质量必定也很庞大,那么自身的引力收缩就会导致体积缩小,趋向于更稳定的形态。像半径为一光年的星球,引力收缩到最后,将成为一颗大质量黑洞。


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