已知最大恒星史蒂文森218,装下100亿个太阳,放在太阳系吞掉土星

森罗万象籍 2024-10-23 06:40:41

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综述

想象一下,如果宇宙中有一颗恒星,它的体积大到足以装下100亿个太阳,并且如果我们把它放进太阳系,它将会轻松‘吞掉’土星这样的气态巨行星,你会相信这样的恒星真的存在吗?它就是目前已知宇宙中最大的恒星——史蒂文森218。

史蒂文森218的发现与基本特征

史蒂文森2-18,这颗位于盾牌座的红超巨星,是由美国天文学家查尔斯·布鲁斯·史蒂文森在1990年发现的。它的发现,源于一次深红外探测任务中对北部银河系的观测。

史蒂文森2-18属于史蒂文森2星团,这个星团也被称为RSGC2,是盾牌座中几个巨大的疏散星团之一,每个星团都包含多个红超巨星。

在最初的分析中,史蒂文森2-18由于其异常的亮度和位置,被赋予了星团成员的标识,但随着后续研究的深入,天文学家们逐渐揭开了它作为独立红超巨星的真实身份。

它的直径约为太阳的2150倍,换算成公里数,大约是29.8亿公里,这个距离比地球到太阳的平均距离还要大20倍。

水星的轨道距离太阳约5790万公里,金星约1.08亿公里,地球约1.49亿公里,火星约2.27亿公里,木星约7.78亿公里,而土星的轨道距离太阳约14.29亿公里,如果将史蒂文森2-18放在太阳系的中心,它的边缘将会超过土星的轨道,这意味着太阳系中的所有行星,包括地球在内,都将被它所吞噬。

它的体积之大,相当于可以容纳下100亿个太阳,这个数字已经超出了我们日常想象的范畴。

为了更好地理解史蒂文森2-18的巨大体积,我们可以将其与太阳和太阳系中的行星进行比较。太阳的直径约为139万公里,体积约为1.412×10¹⁸立方公里,可以容纳约130万个地球。而地球的直径仅为12742公里,体积约为1.0832×10¹²立方公里。

相比之下,史蒂文森2-18的体积是地球的1.3亿亿倍,可以容纳1.3亿亿个地球。

尽管史蒂文森2-18的体积巨大,但其质量仅为太阳的18倍左右,这与它的体积相比显得颇为“轻巧”。

它的表面温度相对较低,大约为3200K,远低于太阳的表面温度。然而,史蒂文森2-18的光度却非常惊人,约为太阳的437,000倍,这使得它成为银河系中最亮的恒星之一,它的光谱类型为M6,这在红超巨星中也是比较罕见的。

与其他巨大恒星的比较

与体积最大的史蒂文森2-18相比,盾牌座UY和R136a1是另外两颗在体积和质量上引人注目的恒星。盾牌座UY曾经被认为是宇宙中最大的恒星,它的体积一度被估计为太阳的50亿倍。

然而,随着天文学测量技术的不断进步,盾牌座UY的体积被重新评估为太阳的2亿倍左右,这个数字虽然依然庞大,但远小于史蒂文森2-18的100亿倍太阳体积。

盾牌座UY的质量大约是太阳的8至12倍,光度则约为太阳的340,000倍,这使得它在质量和光度上与史蒂文森2-18存在显著差异。

R136a1则是已知质量最大的恒星之一,位于大麦哲伦星云中的R136星团,是一个富氢沃尔夫-拉叶星,它的表面温度超过56000K,是极紫外线辐射的峰值。

其质量约为太阳的265至315倍,光度是太阳的87万倍,这使得R136a1成为一个极为炽热且明亮的恒星。尽管R136a1在质量上远超史蒂文森2-18,但其体积只有太阳的3万倍左右,远小于史蒂文森2-18的体积。

演化与未来

史蒂文森2-18正处于其生命周期中的一个戏剧性阶段,像所有大质量恒星一样,史蒂文森2-18在其核心不断进行着氢转化为氦的核聚变反应,释放出巨大的能量,使其能够抵抗引力的压缩。

然而,随着时间的推移,核心的氢元素逐渐耗尽,聚变反应转移到了外部的氢壳层,而核心则开始收缩并加热。当核心的温度足够高时,氦元素开始聚变,释放出更多的能量,这导致了恒星外部气体层的急剧膨胀,形成了红超巨星。

在这个阶段,史蒂文森2-18的体积虽然巨大,但其密度却非常低,外围气体的密度甚至低于地球的大气层。

这种稀薄的气体层使得恒星的表面积大大增加,从而增加了恒星的冷却效果,使其呈现出红色。同时,这种膨胀也意味着恒星的物质正在以极高的速率被抛离恒星本身,形成了大量的质量损失。

随着恒星继续演化,史蒂文森2-18最终可能会经历一次剧烈的超新星爆发。在这场宇宙级的爆炸中,恒星的外层物质将被抛射到太空中,而核心则可能坍缩成一个中子星,甚至是黑洞。

如果形成了中子星,它将成为一个极其密集的天体,一茶匙的物质就可能重达数十亿吨。如果形成了黑洞,那么它的引力将如此之强,以至于连光都无法逃脱。

史蒂文森2-18的未来演化不仅对它自身的命运至关重要,也对周围的星际介质产生了深远的影响。超新星爆发会将大量的重元素抛射到周围的空间中,这些元素将成为未来恒星和行星系统形成的基础。此外,超新星爆发产生的巨大能量也会对周围的星际云造成冲击,可能触发新的恒星形成。

这对天文学家来说是一个宝贵的机会,它可以帮助我们理解大质量恒星在生命周期晚期的行为,以及它们如何影响宇宙的演化。通过对这样的红超巨星的研究,科学家们希望能够更好地理解恒星的内部结构、物质的核聚变过程,以及恒星最终如何以一种剧烈的方式结束自己的生命。

结语

史蒂文森 218,这颗宇宙中的超级巨星,以其无与伦比的规模和神秘的特性,让我们对宇宙的浩瀚和神奇有了更深刻的认识。它的存在提醒着我们,宇宙中还有无数的奥秘等待着我们去探索。

在未来的科学研究中,我们期待着更多关于史蒂文森 218 的发现,以及对宇宙本质的更深入理解。让我们怀揣着对宇宙的敬畏和好奇,继续踏上探索宇宙的征程。

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