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最大恒星:密度不到水的亿分之一,为何还能进行核聚变?

佚名 科学 2020年12月09日

最大恒星:密度不到水的亿分之一,为何还能进行核聚变?



宇宙的主角无疑是恒星,夜空中我们能看到的,除了月亮和几颗太阳系的行星,其它的就都是恒星了。


恒星通常占据了一个恒星系的绝大部分质量,所以恒星往往重得惊人。


最小的恒星是中子星,半径只有10到20公里,质量却达到了太阳的1.35到2.1倍,可谓密度惊人,1立方厘米就有10亿吨。


而最大的恒星是离我们9500光年的盾牌座UY,它的直径是太阳的1708倍,即2,375,828,000公里,内部可以装下50亿个太阳,或者6500万亿个地球,亮度是太阳的34万倍。


如果把盾牌座UY和太阳交换位置,我们的地球就直接到它肚子里凉快去了。


甚至火星、木星也将被它吞没,只有土星勉强可以逃脱。


如此巨大的恒星,即使是光,绕它的赤道跑一圈也需要近7个小时,而绕我们的太阳却仅需14.5秒。


盾牌座UY的巨大实在“罄竹难书”,你的下巴可能已经掉在地上弹了几下了。而下面一个事实恐怕会让你的眼睛也掉到地上去,当当当不知弹到哪里去。


如此巨大的盾牌座UY,其质量却只有太阳的32倍,这意味着它的密度极低,低到什么程度了呢?简单计算一下,你就知道它的密度只有9×10^-9克/立方厘米,也就是不到水密度的1亿分之一。


这个密度有多小呢?它已经可以和保温瓶内胆的真空度相当了,甚至比电灯泡的真空度还高。


我们的太阳是多少呢?1.4克/立方厘米。


盾牌座UY的质量主要集中在核心,这意味着它外围的密度会更小,如果它在我们太阳的位置,是不是意味着地球、火星、木星虽然在它的肚子里,仍然有可能幸存下来呢?


这就带来一个有趣的问题,宇宙中那些巨大恒星的内部,会不会仍然有行星存在呢?


这个脑洞可能大得太过分了。


盾牌座UY的寿命只有1000万年到5000万年,亮度是太阳的34万倍,这意味着它温度极高,一刻不停地向周围辐射着巨大的能量,没有任何星球能在它内部的高温中幸存下来。


即使高温不会影响这些行星,即使密度比水还低1亿倍,其内部还是有大量的粒子存在,这些行星出现在那里,很快就会因为摩擦力减速,燃烧着坠入恒星的更深处。


一些人可能会提出另一个问题,盾牌座UY密度如此之低,它怎么会发生聚变反应释放能量的呢?


事实上恒星的聚变反应都在核心进行,这里的物质被压缩到高温高压高密度状态,所以才会点燃氢聚变;而盾牌座UY的核心,实际已经点燃氦聚变了,氢则在氦芯周围的壳层中继续融合。


这样的情况注定无法维持很久,很快盾牌座UY就将走完它短暂的一生,在超新星的巨大爆炸中坍缩成一颗黑洞,爆发时的亮度将超过整个银河系的亮度,伽马射线暴会把周围恒星系的生命杀灭——如果有的话。幸好我们离它还比较远!


不光体积巨大的恒星密度极低,质量巨大的黑洞也是如此。一个超过太阳37.7亿倍质量的黑洞,其视界內的密度就已经比空气还小了,这可能已彻底颠覆了你黑洞密度无限大的概念了吧?事实上这个无限大是指它的奇点,而我们平时说的黑洞大小,是指它的视界,体积和直径是呈立方关系的,质量越大密度越小也就没什么好奇怪的了。


甚至有一个观点说,我们的宇宙就是一个黑洞,因为按可观测宇宙直径930亿光年来算,其密度刚好和同样大小的黑洞密度相当,这就不得不引人遐想了,难道我们的宇宙本来就是一个黑洞?


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