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小編的世界 優質文選 宇宙

直徑達1光年的天體有可能存在嗎?主要看我們對天體的具體定義


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2022年3月25日 -
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廣闊的宇宙是廣闊的,自138億年前誕生以來,通過不斷的膨脹,現在到底有多大,誰也說不清楚。目前,人類可以觀察到宇宙的930億光年,在如此廣闊的範圍內,有無數的星系,而構成星系的基本單位是恒星、行星等各種星體。

星體有大有小,小有小行星,大有恒星,恒星上還有其他天體,如中子星、脈沖星、黑洞等。不同的天體有不同的質量和體積,那麼宇宙中的天體能達到什麼程度,有可能存在直徑達到一光年的星體嗎?

相信朋友們都知道,一光年的直徑是一個極其巨大的範圍,而光年是一個長度單位,是光在真空中行走一年的距離。光速約為每秒30萬米,那麼一光年的距離約為9.46萬億公裏。在人類眼中,這是一個難以置信的跨度,那麼這麼廣闊的星體,在宇宙中可能存在嗎?

宇宙中常見的星體是行星和恒星,地球是岩石行星,直徑約13000公裏。太陽是恒星,直徑是地球的109倍,約139萬公裏。那麼太陽大嗎?其實不大。在恒星群體中,太陽只是一顆黃矮星,上面有超級巨星、紅超級巨星、藍超級巨星等。

星星自然比星星大得多,而星星的質量和體積是有限的,目前宇宙中最大的系外行星是J1407b,它的直徑是木星的2.5倍,質量是木星的20倍。它已處於極限之中,如果質量再大,那麼巨大的壓力就會點燃中心的核聚變,從而脫離行星的範圍,演變成一顆星星。

因此,行星再大也無法與恒星相比,兩者完全不在一個等級上,那麼恒星的體積是否也能無限大呢?還能達到光線直徑?現在已知最大的恒星是大犬座的VY,直徑是太陽的1800-2100倍,大約28億公裏。

amocity
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這麼大的星星,如果放在太陽系,那麼軌道就能延伸到木星附近,而這麼大的星星,它的直徑也只有一光年的3400分之一,遠不到一光年。不過,現在據說位於麥哲倫星系蜘蛛星雲中心的藍色超級巨星R136a1,是最大的星星,直徑是太陽的3200倍。

無論是盾牌座UY還是R136a1,它們的直徑都遠小於1光年,至少要再擴大3000倍以上才能達到1光年。那星星的直徑能不能延長到這個程度?恐怕做不到,要知道星星的質量並非無限提高,而是有一個極限值。現在發現的最大星星質量大約是太陽的300倍,即使不是極限,也離真正的極限不遠。

之所以恒星的質量有限,是因為隨著重力的不斷增加,穩定性不斷下降,會膨脹。恒星末期之所以不斷膨脹,是因為氫的不斷消耗和重力的約束作用不斷減少。這時候恒星的外殼會不斷膨脹,演變成紅色巨星。

因此,宇宙中那些體積特別大的星星,實際上都演變到了末期,在不斷膨脹的過程中走向終點。而且星星的質量有極限,那麼它的體積膨脹也是有極限的,據科學家計算,即使是極限質量的星星,體積也能膨脹到極限,那麼直徑也只有84億公裏,而且這個直徑也只有一光年的1100分之一。

因此,從傳統意義上,單個天體的直徑不可能達到一光年。這是否意味著宇宙中不可能存在一光年直徑的星體?實際上也不一定,對於星體的定義,到目前為止還沒有確定的結果,行星、恒星可以稱為星體,黑洞也可以稱為星體,那麼類星體、星雲等是否也可以稱為星體呢?

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根據結構,宇宙中有許多直徑超過一光年的結構年的結構,如蟹狀星雲,其中心為中子星,周圍有半徑達11光年的大氣層。

超新星遺跡是大質量恒星進化到最後發生超新星爆炸後留下的巨大結構,這種宇宙結構也可以稱之為星體嗎?對此,目前還沒有結論。除了這個超新星遺跡,還有類似的星體。它的中心是黑洞。在黑洞的重力作用下,也形成了巨大的宇宙結構,直徑可以輕松超過一光年。

通過天文望遠鏡的觀察發現,宇宙中直徑超過一光年的結構也非常多,與傳統意義上的天體不同,特別是星雲這一結構存在於宇宙中,是恒星系誕生前的原始狀態,例如我們的太陽系起源於太陽星雲。

究竟星雲是不是一個特殊的天體?目前,科學家們還沒有明確的答案。當前,星體的概念主要集中在行星、恒星、中子星等天體上,但隨著人類科學技術的不斷進步,對宇宙認知的不斷提高,未來我們對星體的定義很有可能會得到更新和完善,那些超大的宇宙結構也可能會被劃分為星體的範圍。

假如對星體進行了新的定義,那麼星體的直徑達到一光年也就不足為奇了。當然,傳統意義上的星體直徑能否達到一光年,目前還不能作出明確的答案。歸根結底,人類對宇宙的了解甚至連毛皮都算不上,也許在我們無法觀察到的宇宙深處,存在著完全超出我們認知的星體也是完全可能的。