恆星的質量大小有極限嗎?最大的恆星能有多大?答案超出你的認知

2020-12-15 探索浩瀚星空

自從138億年前,奇點發生大爆炸誕生宇宙之後,各類天體開始在宇宙中不斷出現。而在宇宙中比較普遍的一類天體就是恆星,它是宇宙的巨大燈泡,給寒冷黑暗的宇宙帶來了些許光明和溫暖。

根據科學家的探測研究發現,恆星在宇宙的地位非常高,而恆星有可能也是宇宙大爆炸之後最早誕生的一類天體。為什麼這麼說呢?要知道,宇宙誕生之後必然需要穩定的秩序,否則各類天體相互之間亂飛,亂撞,宇宙就會陷入混亂,混亂的宇宙不可能誕生生命,有可能剛誕生不久的宇宙還會因此而毀滅。

所以,宇宙誕生之後,首先需要誕生一批「秩序管理者」,這些管理者就是恆星。宇宙大爆炸之後最先形成的是各類基本元素,比如氫,其它的物質都是由氫等基本元素轉化而來。基本物質出現後又形成了大小不等的星雲,而恆星就是誕生於星雲之中。

星雲中的物質相互凝聚形成了最初的小質量天體,然後天體依靠引力不斷吸引凝聚附近的物質,隨著質量的不斷增大,天體的引力不斷增加,吸引凝聚物質的速度和範圍越來越廣,等到質量達到一定程度的時候,天體內部就會在高溫高壓下點燃核聚變反應,從而演變為一顆恆星。

恆星形成後,它依靠自己強大的質量又會牢牢吸引住周圍的其它天體,於是就形成了以恆星為中心的一個恆星系。每一個恆星系都會有數量不等的行星以及其它天體圍繞它運行,不會輕易脫離恆星的引力範圍。宇宙中正是最先誕生了一批批恆星,才有了穩定的秩序,為後來生命的誕生創造了有利條件。

在宇宙中,恆星屬於大質量天體,一個恆星系中,恆星的質量往往佔到了整個星系質量的90%以上,比如太陽系中,太陽的質量佔整個太陽系的98.86%,正是有如此強大的質量,才能夠牢牢管控住周圍的行星,讓它們乖乖圍繞它運行。

恆星是宇宙中質量比較大的天體,那麼恆星的質量大小有極限嗎?最大的恆星能有多大?根據科學家的研究,認為宇宙中質量最小的恆星質量相當於太陽的8%左右,也就是相當於木星質量的80倍。當一個星體達到這樣質量的時候,其內部的高溫高壓就可以啟動氫核聚變,這個時候星體就可以稱之為恆星了,不過這樣小質量的恆星都屬於紅矮星,發光發熱都不太強。

恆星的質量是有下限的,那麼是否有上限呢?事實上,恆星的質量也是有上限的,它不可能無限增大,而這個上限的標準就是恆星內部核聚變的向外輻射壓達到不足以維持星體的平衡的臨界點的時候,這個時候如果恆星的質量繼續增大,它就會在自身巨大的引力下坍塌,並且形成一個黑洞。

那麼具體的恆星質量上限是多少呢?早期的科學家認為恆星的質量上限不會超過太陽質量的150倍。超過這個,恆星就會變得不穩定,有可能會發生坍縮從而形成黑洞。可是後來隨著科技的不斷進步,有了更強的天文望遠鏡之後,科學家通過觀測在宇宙中發現了不少的恆星,其質量都超過了太陽質量的150倍。

而且科學家還在銀河系附近的大麥哲倫星系中,發現了一個有著多顆大質量恆星的大型星團。在這個星團內,有一個被命名為R136a1的恆星,其質量在太陽的265-315倍之間,比原先認為的恆星質量上限幾乎翻了一倍,刷新了科學家對恆星質量上限的認知。

R136a1位於大麥哲倫星系的蜘蛛星雲中,是靠近劍魚座 30 複合體的 R136 超星團中的成員,這裡有200多個高光度恆星,其中以R136a1質量最大,它同時也是已知最亮的恆星之一,光度相當於太陽的870萬倍,表面溫度超過53,000K,是太陽溫度的近10倍。

R136a1是人類目前發現的質量最大的恆星,雖然它現在的質量是太陽質量的265-315倍,但是科學家認為這顆恆星在形成的時候,其質量有可能在太陽的350倍以上。只不過在後來演化的過程中拋掉了一部分質量。不過,這顆恆星的壽命會非常短。

我們都知道,恆星的壽命跟它的質量有直接的關係,質量越大,壽命越短。R136a1才剛剛誕生170萬年左右,而由於它的質量太大,壽命可能不會超過千萬年,有可能只有300-500萬年,如果是這樣的話,那麼現在的R136a1和太陽一樣已經步入中年。不過太陽的壽命還有50億年,而R136a1可能只有幾百萬年了。

等到R136a1生命走到盡頭的時候,它的體積會不斷膨脹,然後向內坍縮發生超新星爆炸形成一個恆星級黑洞。那麼恆星的質量上限是否就是太陽質量的350倍?科學家也沒有確定的答案,以人類現在的科技,是無法用公式推算出恆星質量的上限,我們能夠做的就是不斷觀測發現宇宙的大質量恆星,通過它們的質量來不斷分析研究。

R136a1雖然是人類現在發現的最大質量恆星,但是它可能並不是宇宙中最大的恆星。宇宙浩瀚廣闊,大到我們無法想像,恆星的數量更是多到無法估計,銀河系的恆星數量也不會少於1000億顆,更不要說銀河系之外的河外星系了。想要發現宇宙中更多的大質量恆星,我們能夠依靠的只有更強大的天文望遠鏡。

相信隨著人類科技的快速發展,未來會發現更多的大質量恆星,有可能還會發現更加超出我們認知的巨大恆星,恆星的質量上限到底能達到什麼程度,相信未來科學家會找到方法來計算,世界萬物的本質離不開科學,宇宙天體質量的上限和下限必然也離不開科學,只要找到了方法,相信是可以算出恆星質量上限的,我們期待著這一天的到來。

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