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银河系里最大的那颗恒星,到底有多大?

前两天晚上带着孩子在楼顶看星星,他忽然问我:“爸爸,天上哪颗星星最大?”我下意识想说北斗七星或者猎户座那颗红色的参宿四,但话到嘴边又咽回去了,因为我脑子里闪过一个名字——史蒂文森2-18,说出来你可能不信,这颗星星大到什么程度呢?咱们得换个尺度来想象。

银河系里最大的那颗恒星,到底有多大?

从太阳说起,先感受一下“大”

太阳的直径大概是139万公里,地球在它面前就像乒乓球旁边的一粒芝麻,光绕着太阳赤道跑一圈只需要6秒,这已经够震撼了吧?但放到银河系的尺度里,太阳其实只能算中等偏小的恒星,连“大个头”的边都沾不上。

那“银河系第一大恒星”能有多大?咱们得先明确一个概念,天文学家说的“最大”,通常指的是体积最大,也就是半径最长,而不是质量最重,体积大的恒星往往是演化到晚期的红超巨星或者红特超巨星,它们像被吹到极限的气球,外层气体稀薄得惊人。

曾经的王:盾牌座UY

如果你在几年前查资料,很多文章会告诉你银河系最大的恒星是盾牌座UY,这颗红超巨星位于盾牌座方向,距离我们大约9500光年,2013年的一项观测估算它的半径大约是太阳的1708倍,什么概念呢?把它放在太阳的位置,它的表面会吞没木星轨道,直逼土星轨道附近,光绕它一圈需要将近7个小时,而绕太阳只需要14.6秒,这个差距,你品品。

不过后来更精确的测量修正了这个数据,天文学家重新分析了它的距离和亮度,发现它的实际半径可能被高估了,大约在太阳的755倍左右,这一下就让出了“银河系最大”的宝座,科学就是这样,随着观测手段进步,数据会被不断刷新,这才是天文学让人着迷的地方。

现任冠军:史蒂文森2-18

目前公认的银河系体积最大恒星,叫做史蒂文森2-18,它位于银河系深处的疏散星团“史蒂文森2”中,距离我们大约9万光年,它的半径有多夸张呢?根据2019年的研究数据,大约是太阳的2150倍

这样说数字你可能还是没感觉,咱们来做个思想实验,如果把史蒂文森2-18放到太阳的位置:

  • 水星、金星、地球、火星瞬间被吞没,连挣扎的机会都没有
  • 木星也保不住,直接掉进恒星内部
  • 它的表面会一直延伸到土星轨道附近
  • 光绕着它的赤道跑一圈需要将近9个小时

也就是说,如果有一架飞机沿着它表面以每小时900公里的速度飞行,绕一圈需要差不多900年,你吃顿饭的功夫,飞机才飞出去不到一个省的距离。

银河系里最大的那颗恒星,到底有多大?

数据对比:一目了然

把这些恒星放在一起看,差距就更直观了,下面这个表格整理了三颗著名“巨型恒星”的关键参数,都是和太阳做对比的:

天体类型半径(太阳=1)距离地球光绕一圈耗时
太阳G型主序星15亿公里6秒
参宿四红超巨星约764约550光年约2.5小时
盾牌座UY红超巨星约755约9500光年约2.4小时
大犬座VY红特超巨星约1420约3900光年约6.5小时
史蒂文森2-18红特超巨星约2150约19000光年约8.8小时

体积大不等于重量大

这里有个容易误解的地方,很多人以为体积最大的恒星就是最重的,其实不是,像史蒂文森2-18这样的红特超巨星,质量大概只有太阳的几十倍,最多不超过100倍,银河系里质量最大的恒星是像BAT99-98或者R136a1这类沃尔夫-拉叶星,质量能达到太阳的两三百倍,但它们的体积反而紧凑得多。

为什么史蒂文森2-18体积这么大,质量却没有那么夸张呢?因为它已经演化到了生命末期,核心燃料接近枯竭,外层气体在辐射压力下急剧膨胀,密度低得可怕——最外层的密度可能只有地球大气密度的百万分之一,几乎就是真空,就像一个巨大的棉花糖,看着吓人,其实轻飘飘的。

这些“巨无霸”怎么看?

你可能想问,晚上肉眼能看到史蒂文森2-18吗?很遗憾,看不到,它距离我们1.9万光年,而且位于银河系的尘埃带深处,可见光被大量遮挡,即使是盾牌座UY,在理想条件下肉眼也几乎不可见,它的视星等大约在9等左右,需要双筒望远镜才能勉强分辨,参宿四倒是肉眼清晰可见,猎户座右肩那颗橙红色的亮星就是它,每到冬天晚上抬头就能找到,它是目前肉眼可见的最大恒星之一,也是离我们最近的“未来超新星爆发候选者”。

说到超新星爆发,史蒂文森2-18的结局也是这样,它会在未来几百万年内耗尽最后的燃料,核心坍缩,外层物质被猛烈的爆炸抛散到宇宙空间,那些被它抛出的重元素——碳、氧、铁——有朝一日可能会凝聚成新的行星,成为另一个恒星系里某种生命的身体组成部分,我们现在身体里的很多元素,其实就来自远古巨星的死亡,想到这个,总觉得夜空忽然离自己近了很多。

银河系里最大的那颗恒星,到底有多大?

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