一光年直徑的星體有可能存在嗎?主要取決於我們對星體的定義

從138億年前誕生的浩瀚宇宙,經過不斷膨脹,如今究竟有多大,誰也說不清。現在,人類可以觀察到的宇宙有930億光年大,在這樣廣闊的範圍內,有無數的星系,組成星系的基本單位有恆星、行星等各種星體。

恆星有大有小,有小行星小得多,大的有恆星,恆星之上有各種各樣的其它天體,比如中子星、脈衝星、黑洞等等。在宇宙中,不同的天體有不同的質量和體積,那麼它們在大到什麼程度時,還可能存在直徑達一光年的星體嗎?

相信朋友們都知道,一光年的直徑是一個無比大的範圍,而光年是一個長度單位,是光在真空中走一年的距離。按光速計算,大約是300,000每米每秒,那麼一光年就是9。46萬億公里。在人類看來,這是個不可思議的距離,那麼巨大的星體,那麼可能存在於宇宙中嗎?

宇宙空間的星體是行星和恆星,而地球是一顆岩石行星,直徑約13000公里。太陽系是一顆恆星,其直徑是地球的109倍,長約139萬公里。太陽光很大嗎?實際上它並不大,在恆星這一組裡,太陽只是一顆黃矮星,上面還有超巨星,紅超巨星,藍超巨星等等,他們一個比一個大。

星體的大小自然比行星大,而且行星的質量和體積也有其極限,目前在宇宙中觀測到的最大的系外行星是J1407b,其直徑是木星的2。5倍,質量是木星的20倍。它已經達到了極限,如果質量再大,那麼巨大的壓力將引發中心的核聚變,從而脫離行星的範疇,並演化成一顆恆星。0

因此,行星再大也無法與恆星相比,兩者完全沒有等級,那麼恆星的體積也能無限大嗎?能達到一光的直徑嗎?現在已知體積最大的恆星是VY,它的直徑是太陽的1800-2100倍,距離大約28億公里。

在太陽系中,如此巨大的恆星,其軌道可以延伸至木星附近;如此巨大的恆星,其直徑也只有一光年的3400分之一,遠不到一光年。不過,現在被認為位於麥哲倫星系蜘蛛星雲中央的藍色超巨星R136a1,是體積最大的恆星,其直徑是太陽的3200倍。

無論是UY盾還是R136a1盾,其直徑都遠小於1光年,至少還需要再擴大3000倍才能達到1光年。因此,星星的直徑能達到這樣的高度嗎?我怕做不到,星體的質量也不會無限提升,而是有極限值。現在最大的恆星大約是太陽的300倍,即使它還沒有達到極限,它離真正的極限並不遠。

星體的質量之所以有極限,是因為隨著其自身引力的增加,穩定性會不斷下降,並會出現膨脹。由於氫元素不斷被消耗,引力的束縛作用逐漸減弱,恆星的外殼就會不斷膨脹,並演化成紅巨星,所以恆星末日的到來是非常重要的。

因此,宇宙中那些體積特別大的恆星,實際上都已經進化到了最後階段,在不斷膨脹的過程中到達了最後階段。星體質量有極限,那麼其體積膨脹也有極限,根據科學家的計算,即使有極限質量的星體,其體積也能膨脹到極限,那麼其直徑也不過84億公里,而這直徑也僅為一光年的1100分之一。

因此,通常來說,一個單獨天體的直徑是不可能達到1光年的。這是不是說在宇宙中不可能有一光年大小的恆星?實際上並不一定,對於星體的定義,到目前為止,還沒有一個確定的結果,那就是,行星、恆星可以稱為星體,黑洞也可以稱為星體,所以類星體、星雲等可以稱為星體嗎?

若按其構造,宇宙中存在著許多直徑超過1光年的結構,比如蟹狀星雲就是超新星殘骸,其中心是一顆中子星,其周圍的大氣半徑可達11光年。

在大質量恆星演化到最後階段超新星爆炸之後留下的巨大結構,超新星殘骸,這種宇宙結構可以被稱為星體嗎?關於這一點,目前沒有結論。除這顆超新星的殘骸外,還有以黑洞為中心的類星體,在黑洞的引力作用下,同樣形成了一個巨大的宇宙結構,其直徑也可以輕易超過一光年。

用天文望遠鏡觀察到,宇宙中直徑超過一光年的結構也是如此,而且數量也很大,這與傳統意義上的天體不同,特別是星雲這種在宇宙中大量存在的結構,它們是恆星系形成前的原始狀態,例如,我們的太陽系是從太陽星雲開始的。

到底星雲算不算一個特殊的天體?現在對這個問題還沒有確定的答案。現在的星體概念主要還是集中在行星、恆星、中子星等這些天體上,但是隨著人類科技的不斷進步,人們對宇宙的認識不斷提高,未來我們對星體的定義的大機率還會不斷更新完善,那些超大宇宙結構也許也可以劃分進星體的範圍。

假如星體有一個新的定義,那麼將星體的直徑擴大到1光年也就不足為奇了。自然,這些通常意義上的星體直徑能否到達1光年,現在還無法確定的下一個答案。因為人類對宇宙的瞭解,甚至連皮毛都算不上,也許在我們所無法觀察到的宇宙深處,存在一個超越我們認知的星體,也是完全可能的。