核聚变的能量源自原子核内的强核力,这是宇宙中四种基本力中最强的一种,相比之下,引力却是最弱的一种,因此随着恒星质量的增加,引力和“辐射压”并不是一一对应的关系,当恒星的质量超过了一个被称为“爱丁顿极限”临界值的时候,恒星内部的“辐射压”就会超过引力。
恒星内部之所以会发生核聚变,其实是因为恒星的引力坍缩在其核心造成了高温高压环境,一颗恒星的质量越大,其因为引力而向内收缩的趋势就越强,它核心的温度和压强也就越高,相应的,恒星内部的核聚变反应就越激烈,其产生的“辐射压”也就越强。
宇宙中存在直径达到1光年的星球吗?对于这个问题,一个比较常见的思路就是,只要物质足够多,形成直径达到1光年的星球也不是不可能,然而根据我们已知的宇宙规律,这样的事情却根本就不可能发生。
在已知的宇宙中,星球内部能够抵挡引力的最强大的力量就是核聚变,如果一个星球的内部没有核聚变,那么当它的质量超过了“奥本海默极限”(一般认为是3.2个太阳质量)之后,就没有任何力量可以阻止其自身的引力坍缩,在这种情况下,它最终会演化成一个黑洞,我们也就不能将其称为“星球”了。
众所周知,一个星球的质量等于它的体积与平均密度的乘积,现在体积确定了,我们还需要给它设定一个平均密度,在同等质量下,平均密度越小的星球,其体积就越大,所以这个密度当然是越小越好,但也不能小得太离谱,毕竟密度太小了就不能形成星球了。
这就意味着,恒星的质量并不能无限地增长,最多也就只能达到“爱丁顿极限”,如此超过了这个临界值,它很快就会把多出来的物质“喷”出去。
正是因为如此,宇宙中的那些质量超过了“奥本海默极限”的星球,无一例外地都是“熊熊燃烧”的恒星,在这些星球的内部存在着两种强大的力量,一种是引力,其方向是向内,另一种则是星球内部的核聚变所释放出的能量,其方向是向外,为方便描述,我们可以将其称为“辐射压”。
好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。
在盾牌座方向距离我们大约2万光年的位置上,有一颗被称为“史蒂文森2-18”的红特超巨星,它是已知体积最大的恒星,其体积大约是太阳的100亿倍,而质量却只有太阳的12到16倍,也就是说,它的最低估算密度大概只有太阳密度的0.0000000012倍。
在已知的所有星球中,这种密度都算得上是最低水平,所以我们不妨就以此作为参考,按这种密度来计算的话,1个直径为1光年的星球,其质量可以高达太阳质量的3767亿倍,可以看到,这远远地超出了“爱丁顿极限”,正是因为如此,我们才可以确定宇宙中不可能存在直径达到1光年的星球。
所谓的星球,是指由宇宙中的各种物质形成的大型球状天体,引力则是维系星球稳定的力量之一,然而引力除了能够让构成星球的各种物质聚集在一起之外,还会让星球在整体上具备向内收缩的趋势,如果星球内部没有足够强的力量来抵挡引力,那么星球的体积就会发生收缩,这也被称为引力坍缩。
在这种情况下,多出来的“辐射压”就会不断地“吹”走恒星外层的一部分物质,从而使恒星的质量持续降低,而随着恒星质量的不断降低,恒星的核聚变反应就会跟着减弱,“辐射压”也就会逐渐变小,当其与引力达到新的平衡之后,恒星也就不会再损失质量了。
综上所述可以得出,宇宙中最大的星球只可能是恒星,而一颗稳定恒星的质量最多只能达到“爱丁顿极限”。至于“爱丁顿极限”的数值,其实取决于恒星的具体内部条件,从理论上来讲,最多也就是几百个太阳质量。
顺便讲一下,由于核聚变的反应速率对温度的变化非常敏感,因此像太阳这样的处于主序星阶段的恒星的体积变化非常细微,以至于我们几乎无法观测到。
因为引力的大小与质量成正比,并且还是只有“吸引力”而没有“排斥力”的长程力,所以一个星球的质量越大,其因为引力而向内收缩的趋势就越强,它就需要更强的力量来抵挡引力,否则的话就会发生引力坍缩,无法保持自身的稳定。
对于一颗稳定存在的恒星来讲,其内部的这两种力量其实是保持着一种动态的平衡,具体表现为,引力强了,恒星就会收缩,恒星收缩了,其核心的温度和压强就会提高,于是核聚变反应就更激烈,从而产生更强的“辐射压”,然后恒星就会膨胀,恒星膨胀了,其核心的温度和压强就会降低,核聚变反应就会减弱,于是引力再次占据上风,然后恒星又会收缩,如此反复。
好的,现在我们再来看看1个直径为1光年的星球,其质量会有多大。
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