从138亿年前诞生的浩瀚宇宙,经过不断膨胀,如今究竟有多大,谁也说不清。现在,人类可以观察到的宇宙有930亿光年大,在这样广阔的范围内,有无数的星系,组成星系的基本单位有恒星、行星等各种星体。
恒星有大有小,有小行星小得多,大的有恒星,恒星之上有各种各样的其它天体,比如中子星、脉冲星、黑洞等等。在宇宙中,不同的天体有不同的质量和体积,那么它们在大到什么程度时,还可能存在直径达一光年的星体吗?
相信朋友们都知道,一光年的直径是一个无比大的范围,而光年是一个长度单位,是光在真空中走一年的距离。按光速计算,大约是300,000每米每秒,那么一光年就是9.46万亿公里。在人类看来,这是个不可思议的距离,那么巨大的星体,那么可能存在于宇宙中吗?
宇宙空间的星体是行星和恒星,而地球是一颗岩石行星,直径约13000公里。太阳系是一颗恒星,其直径是地球的109倍,长约139万公里。太阳光很大吗?实际上它并不大,在恒星这一组里,太阳只是一颗黄矮星,上面还有超巨星,红超巨星,蓝超巨星等等,他们一个比一个大。
星体的大小自然比行星大,而且行星的质量和体积也有其极限,目前在宇宙中观测到的最大的系外行星是J1407b,其直径是木星的2.5倍,质量是木星的20倍。它已经达到了极限,如果质量再大,那么巨大的压力将引发中心的核聚变,从而脱离行星的范畴,并演化成一颗恒星。0
因此,行星再大也无法与恒星相比,两者完全没有等级,那么恒星的体积也能无限大吗?能达到一光的直径吗?现在已知体积最大的恒星是VY,它的直径是太阳的1800-2100倍,距离大约28亿公里。
在太阳系中,如此巨大的恒星,其轨道可以延伸至木星附近;如此巨大的恒星,其直径也只有一光年的3400分之一,远不到一光年。不过,现在被认为位于麦哲伦星系蜘蛛星云中央的蓝色超巨星R136a1,是体积最大的恒星,其直径是太阳的3200倍。
无论是UY盾还是R136a1盾,其直径都远小于1光年,至少还需要再扩大3000倍才能达到1光年。因此,星星的直径能达到这样的高度吗?我怕做不到,星体的质量也不会无限提升,而是有极限值。现在最大的恒星大约是太阳的300倍,即使它还没有达到极限,它离真正的极限并不远。
星体的质量之所以有极限,是因为随着其自身引力的增加,稳定性会不断下降,并会出现膨胀。由于氢元素不断被消耗,引力的束缚作用逐渐减弱,恒星的外壳就会不断膨胀,并演化成红巨星,所以恒星末日的到来是非常重要的。
因此,宇宙中那些体积特别大的恒星,实际上都已经进化到了最后阶段,在不断膨胀的过程中到达了最后阶段。星体质量有极限,那么其体积膨胀也有极限,根据科学家的计算,即使有极限质量的星体,其体积也能膨胀到极限,那么其直径也不过84亿公里,而这直径也仅为一光年的1100分之一。
因此,通常来说,一个单独天体的直径是不可能达到1光年的。这是不是说在宇宙中不可能有一光年大小的恒星?实际上并不一定,对于星体的定义,到目前为止,还没有一个确定的结果,那就是,行星、恒星可以称为星体,黑洞也可以称为星体,所以类星体、星云等可以称为星体吗?
若按其构造,宇宙中存在着许多直径超过1光年的结构,比如蟹状星云就是超新星残骸,其中心是一颗中子星,其周围的大气半径可达11光年。
在大质量恒星演化到最后阶段超新星爆炸之后留下的巨大结构,超新星残骸,这种宇宙结构可以被称为星体吗?关于这一点,目前没有结论。除这颗超新星的残骸外,还有以黑洞为中心的类星体,在黑洞的引力作用下,同样形成了一个巨大的宇宙结构,其直径也可以轻易超过一光年。
用天文望远镜观察到,宇宙中直径超过一光年的结构也是如此,而且数量也很大,这与传统意义上的天体不同,特别是星云这种在宇宙中大量存在的结构,它们是恒星系形成前的原始状态,例如,我们的太阳系是从太阳星云开始的。
到底星云算不算一个特殊的天体?现在对这个问题还没有确定的答案。现在的星体概念主要还是集中在行星、恒星、中子星等这些天体上,但是随着人类科技的不断进步,人们对宇宙的认识不断提高,未来我们对星体的定义的大概率还会不断更新完善,那些超大宇宙结构也许也可以划分进星体的范围。
假如星体有一个新的定义,那么将星体的直径扩大到1光年也就不足为奇了。自然,这些通常意义上的星体直径能否到达1光年,现在还无法确定的下一个答案。因为人类对宇宙的了解,甚至连皮毛都算不上,也许在我们所无法观察到的宇宙深处,存在一个超越我们认知的星体,也是完全可能的。
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