教育培训 > 宇宙中会不会存在直径达1光年的恒星?

宇宙中会不会存在直径达1光年的恒星?

2020-11-05 01:01阅读(60)

宇宙中会不会存在直径达1光年的恒星?:恒星内部发生的核聚变反应是支撑恒星不至于向内部发生重力坍缩的原因。核聚变反应的效率取决于压力和温度。当恒星的质量很

1

恒星内部发生的核聚变反应是支撑恒星不至于向内部发生重力坍缩的原因。核聚变反应的效率取决于压力和温度。

当恒星的质量很大时,温度和压力就会变大,核聚变反应的效率也就相应提高。这样,核聚变反应会释放强大的辐射压将恒星的外层物质吹入到太空之中。这样使得恒星的质量不可能无限增大。能够形成恒星的质量就有了一个上限。这个质量估计为150个太阳质量。


图:蜘蛛星云

位于蜘蛛星云中的R136a1恒星是目前质量最大的恒星,它的质量达到了太阳的265倍,远大于理论值。科学家怀疑产生这样的巨怪的原因可能源于恒星的合并,它可能是由数个巨大的恒星合并而成。它的周围仍然有数个质量超过100倍太阳质量的恒星。

图:
由左至右:红矮星、太阳、蓝矮星和R136a1

由于强烈的核聚变反应,使得它产生了每秒300多千米的恒星风,使得它外部质量快速流失,据估计在过去的百万年间已失去了大约50个太阳的质量。巨大的质量也使得它的寿命只有短短的数百万年。这颗恒星的半径大约为太阳的直径的35倍。但它并不是体积最大的恒星。

图:盾牌座UY(最亮的)

体积最大的恒星是盾牌座UY,它是一颗位于盾牌座的红色超巨星。

图:
太阳系行星与其他恒星的比较: 图1 水星 < 火星 < 金星< 地球 图2 地球 < 海王星 < 天王星 < 土星< 木星 图3 木星 < 比邻星 < 太阳 < 天狼星 图4 天狼星 < 北河三 < 大角星 < 毕宿五 图5 毕宿五 < 参宿七 < 心宿二 < 参宿四 图6 参宿四 < 大犬座VY < 天鹅座NML < 盾牌座UY

这颗恒星的质量为太阳的32倍,但半径达到了太阳的1,708 ±192 倍(7.05~8.83天文单位),直径达2,375,828,000千米。如果把它放到太阳系中,它差不多接近木星的轨道(9.58个天文单位)。

作为红超巨星的盾牌座UY,它的寿命只有1000~5000万年。最终会因燃料耗尽后,发生超新星爆发。剩下的残骸会在重力作用下发生坍缩,形成黑洞。

所以,作为恒星来说,其直径都不可能达到1光年。但有一类看上去像恒星的星体却可以非常的大,这就是类星体。这类星体由于距离遥远,看上去如同恒星一样的只有一个点。但实际上它的直径能达到数光年。类星体也是因它看上去“类似恒星”而得名。

图:类星体

图:天文学家拍摄到的类星体

类星体的中心是一个超大质量的黑洞,其质量能够达到太阳的上百亿倍,它在吞噬围绕它周围的吸积盘时,会释放出强大的能量辐射。

看看下图,你就应该知道宇宙的广阔与人类的渺小了!

2

宇宙中会不会存在直径达1光年的恒星?

有句俗话说的很好,“林子大了什么样的鸟都有”,那么是不是可以引申到“宇宙大了什么样的天体都有呢?”,当然这是一个脑洞问题,但更是一个科学问题,我们必须以科学的手段来确定下到底有没有这样的恒星?

一、宇宙中最大的恒星和最重的恒星分辨是哪颗?

这也许大家就脱口而出啦,毕竟那么多科普已经让各位滚瓜烂熟了!

1、最大的恒星:盾牌座UY

2、最重的恒星:大麦哲伦星系蜘蛛星云R136星团中的R136a1

盾牌座UY的直径与土星公转轨道差不多,达到了19天文单位左右!

最重的R136a1的质量则达到了太阳的256倍!

两者都是宇宙中犹如天王一般的存在!无论是哪个在太阳系中是没有藏身之所的!

二、为什么最大的恒星不是最重的恒星?

这个问题非常好,与常见的物体体积和质量成正比的符合大致规律不一样,恒星是以发展阶段为区分标准的,同一个阶段内,质量和体积大致成正比,但不同的阶段就千差万别了!

上图是表现恒星演化与发展的赫罗图,从中我们可以发现一个规律,中等恒星在脱离主序星阶段后会走向红巨星,这和恒星的结构有关系,在大质量恒星(9倍-40倍太阳质量)中有一个比较厚的辐射层,这导致核聚变后的物质无法通过对流输送到恒星的各处,在脱离主序星后的氢元素将在内核的外层燃烧,内核氦元素将会逐渐坍缩以加热到更高的温度直至点燃氦元素的燃烧阶段,剧烈的燃烧将会使恒星将会极度膨胀!而在2.5倍太阳质量以内的恒星则无法在收缩阶段燃烧,只能在坍缩-燃烧(氦闪)-膨胀这样周而复始直至耗尽燃料!

因此最大的恒星是恒星的一个膨胀发展阶段,而且反而是其密度最低的阶段,因此最大的恒星与最重的恒星并没有关系!

三、超级蓝特超巨星会膨胀成比盾牌座UY更大的红巨星吗?

上文说明了9-40倍太阳质量之间的恒星有一个辐射层是膨胀成红巨星最关键的那层气球膜,因为足够厚,因此它可以阻止对流到表面,但超过40倍太阳质量的恒星的整个对流程占了恒星的大部分,而辐射层却很薄,因此这个级别的恒星并不会经过红巨星阶段,而是在未来的铁核坍缩中以Ib或者Ic超新星爆发的形式结束自己的生命,而内核将会坍缩成一个黑洞!

四、恒星能无限大吗?

很多朋友会认为,无限大的恒星会坍缩成黑洞,这肯定没错,但这并不是最准确的答案!因为恒星本身的机制不会出现无限大的恒星!因为恒星会发光,会产生辐射压!因此各位会发现恒星的密度其实并不高,比如太阳的密度只有1.409克/立方厘米,即水的1.41倍左右,这是因为在恒星辐射压的支撑下,与引力坍缩在某个程度平衡了!因此暂时太阳并不能继续缩小,当然它暂时也无法扩大!那么它会在什么时候膨胀扩大呢?

大约在20-30亿年后,即在更猛烈的氦元素燃烧阶段,将会产生超强的辐射压,将外层气壳向外推,直至脱离恒星引力的束缚最重成为行星状星云!这就是红巨星阶段,但质量过大的恒星本身辐射压就会达到一个阀值,即引力坍缩能所能束缚的极值,如果超过这个值,那么恒星就会在强烈恒星风(辐射压)的作用下大幅丢失质量,最终导致恒星质量锐减!而这个就是爱丁顿极限,这个极限是太阳质量的150倍左右!

恒星质量的上限已定,红巨星的上限质量也已定,所以一光年直径的目标恒星不可能达到的,因为距离质心过远,密度过低,那么几近于星云物质,当然黄矮星未来的行星状星云可以到达这个规模,但此时早已过了恒星的阶段!

3

答:理论上不可能存在,这样的恒星意味着恒星质量也是巨大的,这时候将没有任何力量能阻止恒星的塌缩,然后成为超大质量黑洞。


在宇宙中,一个天体的质量和成分,基本决定了天体的性质,比如行星的质量不大于13倍木星质量,再大的话内部将点燃氢的核聚变反应。

对于一颗恒星,质量也是存在上限的,同时也限制了恒星的体积,大质量恒星的引力非常强,此时依靠恒星的核聚变反应释放大量能量,来抵抗恒星的引力作用,从而达到平衡。


据估计,恒星质量上限大约为200多倍太阳质量(精确数值还无定论),质量大于临界值的恒星,其引力强大到没有任何力量能够抵抗,然后会塌缩为一颗黑洞。

比如人类发现质量最大的恒星,是大麦哲伦星云中的R136a1恒星,质量大约是太阳的260倍;而人类发现体积最大的恒星,是距离地球9457光年的盾牌座UY,直径是太阳的1800~2100倍,质量是太阳的32倍。


盾牌座UY是一颗红超巨星,是名符其实的恒星巨无霸,直径有25亿公里,连光在表面绕一圈都要7.3小时,体积是太阳的60亿倍,预计未来还有大约1000万年寿命,然后会以超新星爆发的形式结束生命。

一光年指光在真空中运行一年的距离,大约是9.46万亿公里,是盾牌座UY直径的3800倍;就算拿宇宙中的黑洞来看,比如距离地球104亿光年的Ton 618黑洞,质量大约是太阳的660亿倍,史瓦西半径高达3840亿公里,直径相当于0.08光年,也没有达到一光年的尺度。


我的内容就到这里,喜欢我们文章的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!

4

虽然宇宙很大,包含了不计其数的恒星,仅银河系就有上千亿颗,但宇宙中是不会存在直径达到1光年的恒星。不仅现实中也没有发现过这样巨大的恒星,而且理论上也不支持这种恒星的存在。

恒星本身是从星云(主要来自宇宙大爆炸)中发生引力坍缩而来,聚集越多的星云,恒星的质量和体积也就会越大。但这并不意味着恒星可以无限增长,有一个极限会阻止恒星无限变大。

恒星不是永久性天体,它们本身处于一种动态平衡——流体静力平衡,有两种力量主宰着恒星。由大量物质聚集而成的恒星会产生很强的引力坍缩效应,自身重力会不断压缩自己。另一方面,受到强烈挤压的核心区域可以进行核聚变反应,由此产生的辐射压可以对抗引力坍缩。其中一种力量变强了,另一种力量也会随之变强,反之亦然。

理论上,如果只要有星云足够多,它们就会被恒星的引力不断吸收。但由于辐射压的存在,恒星不能无限吸积星云。当星云吸积足够多之后,强大的辐射压会阻止星云被引力吸收,引力拉不住星云,所以恒星就无法继续增长,这个极限被称为爱丁顿极限。

在目前已发现的主序星中,半径最大的只有太阳的几十倍,即数千万公里,远远小于0.5光年(4.7万亿公里)。而即便是从大质量恒星膨胀而来的红特超巨星,目前已知最大的半径也只有12亿公里,仍然远小于0.5光年。

根据一些模型,宇宙早期可能有一种极为庞大的恒星,它们被称之为类星。类星有别于现在的恒星,这种天体的内部是黑洞,外部是普通物质,所以它们是无法长久稳定存在的。据估计,类星的最大半径可达太阳的七千倍,即49亿公里,但这还是远没有达到0.5光年的程度。

5


目前发现的最大的恒星是盾牌座UY,直径2,376,828,000公里,光绕盾牌座UY一圈得9个小时以上,而绕太阳一圈只需要14.5秒,要知道光速可是每秒30万公里,是宇宙中最快的速度!

我们的太阳在未来膨胀成红巨星之后,体积可以膨胀到火星轨道附近,而盾牌座UY作为红超巨星,日过把它放到太阳的位置上,那么直径就能吞噬木星轨道,盾牌座UY能容纳45亿个太阳或者2亿亿个地球!

我们目前发现的最大的就是盾牌座UY,直径也远远不到一光年,事实上宇宙中不会有任何一颗恒星直径可以达到一光年,因为恒星的体积和质量在大到一定程度后,就会被自身的引力所压缩,质量和体积越大的恒星压缩的越厉害,最后被压缩成一个黑洞。

我们的宇宙中的恒星一辈子都在受引力的制约,引力是恒星燃烧的帮手,也是毁灭恒星的凶手,恒星的体积和质量决定它的引力,直径一光年的恒星只能被自身的引力给压成黑洞,理论上就是一块巧克力,只要它的体积和质量足够大,那么就都能变成黑洞。

其实宇宙中的确有直径一光年甚至几十光年的天体,这种天体就是恒星他妈,星云。

星云作为一种稀薄分子构成的天体,整体体积完全可以达到几十光年,也正因为如此,星云只能从足够远的地方被看到,近距离的话是看不全的,星云之所以横跨几光年也是因为它足够稀薄。

6

1光年就是9万4千六百零八亿千米,是太阳直径的680万倍。如果是一个一光年的球体,则体积是太阳的3.14*10^20倍。假入真的有这么一个恒星的直径是这么大,那么它的史瓦西半径将是太阳的3.14*10^20倍,即:3km*3.14*10^20=9.9亿光年。

我们都知道,史瓦西半径是物体形成黑洞后尺寸的大小。物体的史瓦西半径大于物体自身的尺寸,说明他就是一个黑洞。而上述我们计算出来一光年的恒星,史瓦西半径竟然达到9.9亿光年,远远大于自身的直径。这说明根本就不存在这样的恒星,只能够是黑洞才行。



当然了,我们可以通过一个公式来粗略计算恒星的质量和体积上限。恒星的极限状态就是史瓦西半径等于自身的半径,这样,假设其直径是太阳的n倍(太阳史瓦西半径是3km),则有:

3n^3=1392000n

解出来n=681。

所以,恒星的直径最大可以达到太阳的681倍,即9.47亿千米,约0.0001光年,不可能是1光年。

7

理论上不会存在直径一光年的恒星,目前发现体积最大的恒星是盾牌座UY,直径将近24亿公里。这是一颗位于盾牌座的红超巨星,如果把它放在太阳的位置上,它的边缘将会超过木星轨道,直逼近土星。
图:我们的太阳在图片中可能都填不满一个像素点

一光年指的是真空中光行走一年的距离,是距离单位,大约等于94600亿公里。所以目前已知最大的恒星直径差不多是一光年的四千分之一。最终这颗巨大的恒星将会经过一场超新星爆炸,变成黑洞。
图:一些已知恒星尺寸比较

按照现在的主流观点认为恒星是起源于于原始星云,这些星云可能是在宇宙大爆炸初期就已经形成的。形成后的恒星尺寸并非一层不变,而是处于一种动态平衡中。一般尺寸越大寿命越短,因为自身的引力塌陷效果很明显,核聚变的速率非常快。

如果恒星达到一定尺寸的时候,就难以继续吸引更多的星云物质,质量也不可能再继续增加。除非是那种恒星演化到生命后期经超新星爆炸,抛掉多于物质,形成星云,如果把整个星云看作一个天体,那么直径是远超一光年的。例如蟹状星云,中心是一颗脉冲星:


欢迎关注我们:科学黑洞!图片来源网络侵删。

8

(首)可能性不大。1、因为从现在的资料看,质量相对小的恒星,坍塌为白矮星,中子星,且演变时间较长,当大到一定程度,就会坍塌成黑洞的,且时间较短。那么,恒星再大时,它存在演变的时间会更短的。2、我们知道,恒星的前身是星云,拿银河系的前身为例,庞大的星云中,有一点力的不平衡,使一小块云(比如一部分氢原子)聚集起来,这部分聚集起来氢原子,就对周围其它氢原子有了较大的吸引力,越聚越大,这就是恒星。由于吸引力与距离成反比,只有恒星聚集到一定质量,才能把更远的云吸过来的,但这是不现实的,因为聚集大质量的恒星需要一定的时间,在这个时间过程中,其它云中力也在发生变化,又可能一另一个力点为中心,而形成一个另外的恒星。这样,银河系前身的云,若有上亿个力的不平衡点,就会形成了上亿颗恒星。正如上面所说,聚集最大的那颗恒星,再吞噬它周围的恒星与云,达到一定的质量后,就首先开始向黑洞转化了。而相对较小些的成为中子星、白矮星,大部分再小的演变速度较慢,还以恒星的方式存在着。所以,一颗恒星不可能聚集、吞噬到直径一光年的半径时才开始向黑洞转化。退一步说,即使有这种恒星的存在,它很快就坍塌为黑洞了。

9

常有人觉得我们太阳太小了,老问:宇宙中有没有直径超过1光年的恒星?我可以肯定干脆地回答,没有。为什么呢?我们一起来讨论。

恒星稳定的前提是内外压差的平衡。

天体由于自身巨大质量形成的引力向心压力,内部的高压和高温点燃了热核聚变,持续进行的核聚变,产生的巨大能量以电磁辐射的方式向外传播,由此而发光发热,这就是恒星。恒星中心核聚变巨大辐射压,抵御住了本身质量的引力向心收缩压,使其内外压保持一个平衡稳定状态。

这种平衡能够维持多久,决定了这颗恒星的寿命有多久。如果这种平衡被打破,这颗恒星就会变得极不稳定,无法维持恒星的稳定状态,很快就会解体。研究证明,恒星寿命长短完全取决于质量,质量越大,寿命越短;反之寿命越长。

恒星有一个质量最小下限,这是因为天体没有达到一定质量,核心部分的压力和温度达不到点燃核聚变的条件,就不会成为恒星。这个质量下限是太阳质量的8%左右,相当木星质量的80倍;恒星的质量上限就是“爱丁顿极限”,现在认为约300倍太阳质量。

因此,恒星上限受“爱丁顿极限”限制。

英国天体物理学家、数学家亚瑟·斯坦利·爱丁顿爵士,是最早接受并理解爱因斯坦相对论的科学家,为了验证爱因斯坦认为光线经过太阳时,会受到太阳引力而弯曲的预言,他于1919年5月率领一支科学考察队远涉非洲观测日全食,验证了这个预言的正确,引起了世界科学界轰动,广义相对论从此声名鹊起,成为物理学界顶级基础理论。

“爱丁顿极限”理论就是爱丁顿爵士创建的。这个理论认为,在球对称前提下的天体,辐射压力不能超过引力承受的光度上限。所谓光度上限,就是辐射压上限。恒星质量越大,核心受到的压力就会越大,在这种压力下,核聚变就会越剧烈,这样形成的辐射压就会越大,超过了上限值,辐射压就会将外层物质冲散,恒星就难以将外围物质聚拢,恒星就会解体。

人们开始认为,恒星质量一般不会超过太阳质量的150倍。随着对宇宙恒星观测的深入,发现宇宙中存在不少大于太阳质量150倍的恒星。不过这些恒星都处于不稳定状态,外围物质不断逃逸,验证了恒星质量的确存在一个“爱丁顿极限”。

迄今发现最大质量的恒星是r136a1,其质量达到太阳的265倍~315倍,这说明宇宙中最大质量恒星可以达到300个太阳质量。

观测发现,r136a1外围物质极不稳定,几十万年间已经逃逸流失了相当50个太阳质量的物质,而这颗恒星的年龄才有170万岁,由此说明这种大质量恒星几乎是一诞生,就处于极不稳定状态。

r136a1的直径约太阳的28.8~35.4倍,即便按照太阳35倍计算,直径也只有4900万千米。1光年尺度为9.46万亿千米,r136a1的直径只有1光年的约2万分之一。

一般来说,恒星演化后期中小质量恒星膨胀得更大。

一些质量远低于r136a1的恒星,但由于其密度小,因此体积很大。迄今发现最大体积恒星史蒂文森2-18,直径达到太阳2158倍,也就是约30亿千米,即便如此,也只有约3153分之一光年。这颗恒星相当100亿个太阳的体积,可以装下1.3亿亿个地球;盾牌座uy的直径达到太阳的1708倍。

但这些最大体积恒星质量反而不大,如史蒂文森2-18只有太阳质量的17.9倍,而盾牌座uy只有太阳质量的10倍。这些质量在太阳8~30倍之间的恒星,演化后期会有一个红超巨星阶段,外围质量逐渐流失,很不稳定,超新星爆发是它们最后结局,中心会留下一个致密的中子星。

海山二的质量是太阳的120~200倍,已经处于极不稳定的演化后期,随时都有可能爆发。但其直径也就是太阳的240倍左右,比前面说的史蒂文森2-18和盾牌座uy小多了。中等质量恒星在早期主序星阶段体积并不大,只是演化后期才会膨胀。而更大质量恒星反而等不到膨胀到很大,就因为中心剧烈的热核反应失控而爆炸了,中心会留下一个黑洞。

那么,恒星质量虽然有限制,体积可以无限放大吗?

这是肯定不行的。实际上史蒂文森2-18和盾牌座uy等恒星的体积已经大到极限了,它们表面引力已经很小很小了。这一点,通过恒星表面重力加速度的大小就可以看出。

重力加速度计算公式为g=GM/r^2,其中g为天体表面重力加速度,单位为m/s^2;G为引力常量,取值约6.67x11^-11N·m^2/kg^2;r为天体半径,单位m。

根据公式计算,太阳表面重力加速度为275m/s^2,地球表面重力加速度为9.8m/s^2,而盾牌座uy表面重力加速度只有约0.0009m/s^2,比地球小10000倍。而这颗恒星密度只有太阳密度的4.5亿分之一,地球密度的约18亿分之一,比地球地表空气密度还小数十万倍,这样的恒星依靠引力已经很难拉住表面活跃气体流失了。

事实上这种恒星本来就是演化晚期,质量正在流失的恒星。根据恒星演化规律,大于太阳质量8倍的恒星,最终等不到外围气体消散掉,就会发生超新星大爆炸,把自己炸得粉碎,中心留下一个致密的核,这就是中子星,大于太阳30~40倍的恒星,爆发后中心会留下一个黑洞。

宇宙最大的单个天体是黑洞。

像r136a1这种极大质量恒星,由于其核心核聚变剧烈程度与引力压不平衡,导致恒星处于不稳定状态,寿命极短,一般只有几百万年寿命,不会超过1000万年。而太阳寿命可达100亿年,现在已经50亿岁了,r136a1寿命只有300万年左右,现在170万岁了,质量就已经大量流失了,因此这种恒星不可能发展到像盾牌座uy这样体积超大的红超巨星阶段。

大量观测验证了爱丁顿极限理论的正确,现在天文学家们认为,恒星最大极限在300个太阳质量左右,大于这个质量的恒星无法在宇宙中存续下去。因此,宇宙中不可能存在1光年直径的恒星。

目前宇宙最大的单个天体是黑洞。黑洞是恒星的顶级尸骸,而且通吃宇宙中的一切天体,越吃越胖,越长越大,上不封顶。现在已知最大黑洞叫SDSS J140821.67+025733.2,质量是太阳的1960亿倍,其史瓦西半径可达5880亿千米,是1光年尺度的1/16。理论上黑洞质量没有上限,今后会不会发现超过1光年直径的黑洞呢?难以预料。

如果真有超过1光年直径的黑洞存在,那这个黑洞的质量将超过3万亿个太阳,相当15个银河系总质量,恐怖吧?

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

时空通讯原创版权,侵权抄袭是不道德的行为,敬请理解合作。

10

恒星的尸体可以扩张到一光年甚至更远范围的宇宙空间中。



图示:蟹状星云,直径12光年,还在扩张之中,一颗超新星爆炸后产生的星云。

但当恒星还是一颗恒星的时候,它具有理论上的最大体积,可由天体物理学计算出来,这个体积远远小于直径一光年的球体。而天文学家的实际观测也没发现直径达到一光年的恒星呢。

已知恒星中直径最大的是一颗红超巨星

盾牌座UY,一颗即将死亡的恒星,目前它的直径达到24亿公里,这看起来是个很恐怖的数字,但如果把它和我们的太阳替换一下,那么这颗红超巨星将吞没水星,金星,地球,火星,木星,只有土星能够幸存。

图示:盾牌座UC换到太阳的位置

至于我们自己的太阳,在变成红巨星之后,大概能扩张到地球附近,很可能无法吞没地球。

图示:太阳成为红巨星的时候

那么要是按光传播的时间来计算,太阳系内的天体离太阳有多远呢?

首先地球离太阳大约八分钟光程,看到了吗?八分钟而已。一旦用光速来衡量距离,你就会发现太阳系内的行星离太阳很近的。

那土星离太阳有多远呢?

按土星的远日点1,513,325,783千米计算,土星离太阳最远的时候大概光需要走5044秒,大约1.4小时,可以说成1.4光时,距离光走一天的时间都差得远,更不要说光走一年时间了。

哪些因素限制着恒星的体积?

首先是恒星的总质量,率先验证爱因斯坦广义相对论正确性的天体物理学家爱丁顿最先算出,恒星的最大质量不能超过150个太阳质量,如果超过150倍太阳质量,那么过于强烈的核聚变反应产生的辐射压将超过引力的约束,将多余的质量给吹走!

那么我们可以计算一下,150倍太阳质量假如分散在一光年直径的球体中,它的密度是多大呢?在这样的密度下,它能够起动热核反应,让它成为一颗恒星吗?

球的体积公式是

一光年大约等于9.46万亿千米,所以体积大约为1.348*10^38立方千米,而150个太阳质量为3*10^32千克,这样的一个天体其密度只有2.22*10^-6千克/立方千米

相当于2.22*10^-12克/立方米

相当于2.22*10^-18克/立方厘米

而恒星密度(平均密度)的最低要求是0.01克/立方厘米。因此150太阳质量的氢和氦要是扩散到一光年这么大的直径的球体中,根本无法行成一颗恒星,它就仅仅是一个星云而已,只有当它收缩自己的体积后,才能形成一个或多个恒星!

实际上,一个质子的质量都有1.67*10^-24克,上面计算出的密度,相当于每立方厘米的空间中只有大约百万个质子,这实在是过于稀薄了。

那么,让我们使用逆向思维来思考一下呢?

如果一个直径一光年的球体,拥有0.01克/立方厘米的物质密度,会形成一颗直径一光年的恒星吗?

还是不行,因为如此巨大的密度和如此巨大的体积将让这些物质飞快收缩塌陷成一个巨型黑洞,转换一下密度单位:

10千克/立方米

10^10千克/立方千米,

总体积是1.348*10^38立方千米

最终质量为1.348*10^49千克,相当于6.74*10^18个太阳质量,674亿亿个太阳,而我们现在发现的最大质量黑洞也才1960亿倍个太阳,只有千亿级别,而这个黑洞是百亿亿级别,相当于3500万个最大质量黑洞的质量,这将是个恐怖的引力怪物。毕竟银河系才1.5万亿个太阳质量,要是凭空多出这么多质量,相当于宇宙中凭空多出449万个银河系,这是什么概念?

据估算宇宙中的明物质的质量大约为10^80个质子,相当于10^53千克。而凭空多出万分之一的宇宙质量,可能会让整个宇宙塌陷!让宇宙停止膨胀开始收缩都不是没有可能喔。

图示:宇宙是膨胀还是收缩与宇宙总质量密切相关,不过当前的测定告诉我们宇宙在加速膨胀,这是个很奇怪的现象,需要特别的解释。

提醒,150太阳质量的限制。

这个恒星质量的限制可能只适用于从星云到恒星的形成过程中,但如果两颗已经成型的恒星在后期发生合并,就能突破这个质量限制。

天文学家迄今观察到的质量最大的恒星出现在 大麦哲伦星系的蜘蛛星云中,这里至少有四颗恒星超越了150太阳质量的上限,其中质量最大的一颗恒星的编号是R136a1,估计质量为265 ~ 315 个太阳质量。它也是最亮的恒星之一,亮度达到太阳的871万倍!质量增加三百倍 可亮度增加了八百万倍,这说明这颗超大质量恒星的热核反应进行得非同寻常的剧烈,如果爱丁顿是对的,那么这颗恒星在它死亡前,其强烈的太阳风就会将构成它的大多数物质吹走。

如果这样的双星融合足够多,天文学家就将在150-300太阳质量范围内发现一系列巨恒星,可惜这种事情真的很罕见。迄今为止只发现了四颗,而在天文学家已经记录的多达数十亿颗恒星当中,它们的质量都小于150个太阳质量,所以,天文学家们依然相信爱,丁顿所计算出的恒星的质量上限依然是有道理的,超过恒星质量上限的恒星通常应该来自两颗太阳的融合。

那么我们的问题是,是否理论上允许许许多多的太阳融合在一起,形成一颗直径超过一亿光年的恒星呢?

这同样不可能发生,太多恒星融合只会直接将它变成一颗超新星,然后塌缩成黑洞。

宇宙中没有一光年大小的恒星,但却可以拥有直径超过光年的黑洞!当然黑洞的直径指的是它的视界范围,进入这个范围就连光都无法逃逸。我们甚至可以根据史瓦西半径公式计算这样一个黑洞的质量有多大呢。

图示:人类拍摄的第一张黑洞照片,M87黑洞,拥有65亿太阳质量,看看它的黑色区域,可以轻松装下太阳系。