恒星可以有多大,有没有一颗恒星可以占据整个太阳系?没有
相比地球这样的行星而言,恒星是非常巨大的,在地球上看起来,太阳仅如一枚硬币大小,而事实上太阳的体积却是地球的130万倍,从比例上来讲,如果我们用一只足球来代表太阳,那么地球只能用一粒芝麻来表示。
太阳很大,但在恒星家族之中,太阳不过是一颗黄矮星,比太阳大得多的恒星比比皆是,比如夜空中最亮的恒星天狼星,它的体积就是太阳的5倍左右,尽管如此,天狼星同样也不过是恒星家族中的小个子。那么恒星这种能够发光发亮的天体,它到底可以大到何种程度呢,它的质量和体积是否存在着上限?会不会有一颗恒星可以与整个太阳系比肩呢?对于恒星而言,质量和体积是两个概念,已知的最大恒星并不是已知的最重恒星。然而,无论是质量还是体积,都是存在着上限的。
任何具有质量的物体都具有引力,当一个物体的引力大到一定程度的时候,强大的引力就会使得物质向中心坍缩,而恒星的质量如此巨大,为什么还能够存在,而没有向内坍缩呢?原因就在于它的光和热。
恒星的光和热来自于恒星的聚变反应,而聚变反应会产生向外的辐射压,其与向内的引力坍缩实现了平衡。不过质量不同的恒星,聚变反应的剧烈程度也是不同的,质量越大,因为质量越大,恒星的温度和压力就越大,温度和压力越大,核聚变反应的效率就越高,此时所产生的辐射扩张压就会变得很大,当辐射扩张压超越了恒星引力坍缩能所能够束缚的极值时,恒星上就会吹起强烈的恒星风,恒星的外层物质将会因巨大的辐射扩张压而被抛洒到宇宙之中,此时的恒星质量就会急速下滑。
可见,恒星的质量是存在上限的,而这个上限又被称之为爱丁顿极限,为150倍太阳质量。
有意思的是,恒星的质量极限为150倍太阳质量,而已知最大质量的恒星,其质量却达到了太阳的265倍,它就是蜘蛛星云的R136a1。不过爱丁顿极限并没有因为R136a1的发现而被推翻,天文学家认为之所以会存在265倍太阳质量的巨大恒星,是恒星合并的结果,也就是说这里曾经存在着2颗以上的大质量恒星,在引力的作用下,它们最终合并成为了一颗。
R136a1是已知最重的恒星,但却不是最大的,最大的恒星是盾牌座UY,它的质量仅为太阳质量的32倍,但体积却达到了太阳体积的近50亿倍。为什么最大的恒星不是最重的呢?恒星的质量和体积难道不是成正比的吗?
对处于同一演化阶段的恒星而言,质量和体积应该是大致成正比的,但对于不同演化阶段的恒星而言,质量和体积的比例就会出现较大的差异。
以太阳为例,现在的太阳正处于主序星阶段,其光和热来源于氢核聚变,而随着氢元素的逐渐耗尽,主序星阶段结束,氢核聚变所产生的向外的辐射扩张压减弱,因引力的作用,内部压力增大,于是氦核聚变被点燃了。
在外部的氢核聚变以及内部氦核聚变的共同作用下,太阳的体积会急速膨胀,成为一颗红巨星,体积将增大千万倍,届时地球轨道也将会被太阳吞没其中。而已知最大的恒星盾牌座UY,就是一颗超级红巨星,所以它的体积看起来很大,但密度却很低,所以质量并不大。
那么把盾牌座UY放到太阳系来,是否能够占据整个太阳系呢?
盾牌座UY的直径约为2375828000公里,而太阳系的直径约为1光年,也就是9460730472580公里,也就是说盾牌座UY的直径还不足太阳系直径的1/4000,如果放到太阳系,它的边缘也就在木星轨道附近。不过盾牌座UY只是已知的体积最大的恒星,在宇宙之中,是否可能存在着体积大到足以装满整个太阳系的恒星呢?应该是没有的,就如恒星的质量拥有上限一样,恒星的体积同样也存在着上限。
恒星的质量存在上限是因为质量过大的恒星,恒星物质会被过强的辐射扩张压抛洒到宇宙之中,而恒星的体积存在上限也是相同的原因。而且像盾牌座UY这种已经结束了主序星阶段的恒星,它所剩余的寿命本就不多了,最终它有可能会坍缩为一个质量位于黑洞下限的小型恒星级黑洞。