宇宙中的超级恒星

禚颐说生活 2023-05-24 21:27:39

我们的太阳非常大,大到可以容纳大约一百万个地球,但是当我们把它和宇宙中的一些超级巨人相比时,它又显得有些微不足道,宇宙中的超级恒星的体积是我们难以表述和理解的,它们可能比我们的太阳大一千倍一万倍几百万倍,最大的恒星甚至可能比太阳大近 100 亿倍,太阳的大小已经是我们所处的淡蓝色圆点的一百万倍,这些超级恒星实在超出了我们的想象,我们来了解一些宇宙中最大的恒星以及它们是否应该存在。

天文学家用从恒星光球层发出光到恒星的外表面的距离来计算恒星的半径,我们表示其他恒星的大小一般把它们与我们的太阳进行半径比较,如果测量一颗10 个太阳半径的恒星,这意味着根据理论模型10 个太阳能整齐地排列在其直径上,理论上一颗恒星的最大直径应不超出1500 个太阳半径,但我们发现了几颗更大的恒星。

天文学家认为观测到的最大恒星是UY Scuti,它是是我们银河系盾牌座的一部分,肉眼看不到它,因为它位于银河系的深处,其恒星被银河系核心的光所掩盖,但天文学家还是在1860 年发现了它并计算出它非常非常大。它距离地球近10000光年被认为有 1700 个太阳半径,误差范围约为 200,这意味着它内部可以容纳大约 50 亿个太阳。

它是如此之大,以至于如果有一颗行星以光速绕着它运行那么将需要 7 个小时才能绕它一周,如果不想被它吞噬必须距离它超过 600 个天文单位,一个天文单位是地球到我们太阳的距离,大约1.5亿公里,冥王星距离太阳也只有 39 个天文单位。但最近盖亚太空望远镜的测量结果表明它可能离我们只有大约 5,000 光年远,这又为它的大小蒙上了一层面纱,但即使850个太阳半径对我们来说仍然很大。

随着我们深空观测技术的进步,在2021年我们又发现了斯蒂芬森 2-18,像UY Scuti 一样斯蒂芬森 2-18也在盾牌星座中,它距离地球约19,000 光年远,它是该地区 26 颗超巨星群的一部分,如果斯蒂芬森2-18的距离准确,这意味着它可能高达2150个太阳半径,是我们太阳体积的100亿倍,周长将比土星围绕太阳的轨道更远,以光速行进的物体将需要九个小时才能围绕斯蒂芬森2-18完成一个完整的循环。

关于斯蒂芬森2-18最令人费解的事情之一是它的强烈光度,它比太阳亮440,000倍,但是根据爱丁顿光度极限,这个数字被认为是不可能的,爱丁顿极限基本上是一颗恒星可以通过在其辐射的外力和其重力的内力之间的流体静力平衡状态中平衡自身而不会爆炸而达到的最大光度或亮度,斯蒂芬森2-18怎么可能这么大。

像斯蒂芬森2-18这样的恒星的光度和大小似乎都超过了通过爱丁顿光度极限和恒星演化理论的数学方程提出的极限,那么它怎么可能存在?第一个答案是最简单的,我们计算一颗恒星的距离和光度是相当复杂的,确定一颗恒星的半径需要两次初步观察,它的角直径与地球的距离以及它与地球的实际距离,角直径很容易计算,但要精确地确定一颗恒星与地球的距离实际上是非常困难的,星际辐射与来自恒星的光一起向我们走来,我们自己的银河系也会掩盖住许多恒星,天文学家只能使用视差来确定恒星与地球的距离。

视差的工作原理是这样的,例如在我们的感知中树的移动速度会比大背景中山脉得快,同样的事情发生在天空中,星系附近的星星在一年的时间里,也会在天空中移动的速度更快,先测量一次恒星的位置,然后再测量六个月后根据它的角度来计算恒星的距离。但是对于更远的恒星,视差测量只能精确到大约400光年的距离。简而言之,像斯蒂芬森2-18这样遥远的恒星,我们无法精确计算其运行系统,但结果对我们仍然有参考价值。

我们目前也有几种理论可以使恒星超越爱丁顿光度极限变得更加明亮,同时仍保持其形状。第一个是理论称为大气孔隙度,它想象恒星周围的大气,其中密集区域被较少的密度包围,这个区域内基本上包含了恒星向外层的质量损失,从而产生更强烈的光度,而恒星更密集的内核保持完整。另一种解释与所谓的光子泡有关,光子泡是恒星中辐射驱动的,在一颗辐射压力高于其内部气压的高辐射恒星内形成大气,基本上这些气泡能够以更快更有效的速度传输光子,并使大质量恒星发光更亮。我们观测到的超级恒星斯蒂芬森2-18可能就是这样。

相信在不久的将来随着我们开发出更好的太空望远镜并且能够更精确地观察更远的宇宙,我们可能会发现宇宙并没有我们理论上的那么多的限制。

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评论列表
  • 2023-06-08 07:44

    写得真差。。。为什么不做个地方,和太阳,放在一起。。。差评[点踩]