银河系里的三个九级星球,尺度大到让大脑宕机的真实存在
事情是这样的,前两天晚上我躺在阳台看星星,突然想到一个特别无聊但又停不下来的问题:银河系里最大的家伙究竟能大到什么程度?于是就翻了一堆天文学资料,结果发现天文学家早就整出了一套"文明等级"之外的另一个分级系统——星球尺度等级,最高就是九级,九级是什么概念呢?这么说吧,地球在这个体系里连一级都排不上,银河系里目前观测确认的三个九级星球,每一个都能让你的空间想象力直接冒烟。
先说一个总览,不然你一会儿看单个介绍时会觉得我在吹牛,天文学上对星球的尺度分级,不是看质量也不是看亮度,纯粹看物理尺寸——从这头到那头到底有多长,九级意味着这个天体的直径以天文单位来计算,记住一个基准:地球到太阳的距离是1个天文单位,约1.5亿公里,光走这段路要8分钟,而九级星球,光从一端走到另一端需要几个小时甚至更久,下面这个表能让你心里先有个底:
| 尺度等级 | 直径范围 | 代表天体 | 直观感受 |
| 七级 | 10万~100万公里 | 木星、最小的红矮星 | 内部能塞一千个地球 |
| 八级 | 100万~1000万公里 | 太阳、天狼星 | 直径已超地月距离 |
| 九级 | 1天文单位以上 | 大犬座VY、史蒂文森2-18 | 光横穿需要数小时 |
看到九级那一栏的"光横穿需要数小时"了吗?没错,这些星球大到光速都显得慢吞吞的,那下面咱们一个一个来聊。
那个随时可能爆炸的红色巨兽
说参宿四之前,我得先交代一下背景,猎户座是你冬天晚上最容易认出来的星座,中间那三颗排成一条线的就是猎户的腰带,而左上方那颗发红的亮星,就是参宿四,它大概是大多数人唯一能用肉眼看到的九级星球——距离我们大约640光年,不算近,但因为它实在太大了、太亮了,所以在地球上依然清晰可见。
参宿四的直径有多夸张呢?目前的观测数据表明它的直径大约在8到10个天文单位之间摇摆,对,摇摆,因为它是一颗已经步入生命末期的红超巨星,外层大气极其不稳定,整颗星跟一个巨大的果冻似的,一胀一缩,直径能在几年内变化超过一个天文单位,2019年底到2020年初那次著名的"大变暗"事件,就是把一堆天文学家激动得睡不着觉——因为大家一度以为它真的要炸了。
如果你把参宿四放在太阳的位置上,它的表面会直接吞掉水星、金星、地球、火星,连小行星带都一并包进去,外围差不多能摸到木星的轨道,什么概念呢?就是说你站在地球上抬头看到的"太阳",已经不再是那个圆盘,而是一堵无边无际的橙红色光墙,从天顶一直压到地平线以下,四面八方全是恒星表面翻涌的等离子体巨浪,那种压迫感,想想就让人喘不过气。
参宿四还有一个特别迷人又瘆人的地方:它随时会变成超新星,天文学家估算,短则几万年,长则十万年——在天文尺度上就是一眨眼的功夫,它爆炸的那一刻,亮度能在短时间内超过整个银河系,地球的白天都能看到一颗比满月还亮的星星挂在天上,不过别担心,640光年的距离足够安全,我们只会看到一场宇宙级烟花,不会受到实质伤害,这个知识点来自2017年《天体物理学期刊》上的一篇关于参宿四爆前信号的研究,当时读到的时候我就想,这要是发生在有生之年,那可太值了。
大犬座VY:一个曾经被高估、后来又翻盘的传奇
大犬座VY的故事特别有意思,这颗星在全网各种科普文章里常年霸占"已知最大恒星"的称号,但它的尺寸数据在过去十几年里经历过好几次大起大落,早年的估计认为它的直径可能达到18到22个天文单位,这个数据要是成立的话,那它简直不是一颗恒星,而是一个披着恒星外衣的怪物,后来更精细的观测把数据往下调了不少,目前公认的直径大约在10到14个天文单位之间,但依然是妥妥的九级。
14个天文单位什么概念呢?还是用太阳系打比方——把大犬座VY放在太阳的位置,它的表面会延伸到土星轨道附近,也就是说,从它中心往外走到表面,光需要走大约两个半小时,如果你开着一架理论上的飞船以每小时1000公里的速度沿着它的表面飞行,想要绕一圈,不吃不喝不睡需要飞将近600年,写到这儿我停了一下,因为我觉得这个数字已经让人产生不了任何实感了。
大犬座VY距离我们大约3900光年,位于大犬座方向,它也是一颗红超巨星,但状态比参宿四更极端,它的物质抛射极其猛烈,周围包裹着厚厚的尘埃壳层,像一个不断脱皮、把自己往太空里挥霍的巨兽,哈勃太空望远镜的观测显示,它表面那些巨大的对流泡每个都有地球轨道那么大,不断翻涌、破裂,把恒星物质像喷泉一样甩出去,说实话,我第一次看到这些描述的时候,脑子里冒出来的画面是锅里沸腾的浓汤,但这个锅的直径是十几亿公里。
史蒂文森2-18:目前坐稳头把交椅的体积冠军
好了,重头戏来了,如果你觉得前面两位已经够夸张了,那史蒂文森2-18可能会让你直接放弃思考,这颗星是目前人类已知的物理体积最大的恒星,位于盾牌座方向的一个疏散星团——史蒂文森2星团里,距离我们大约20000光年,它的直径是多少呢?说出来你别觉得我在编瞎话:大约15个天文单位,有的估算甚至更高,如果把太阳替换成史蒂文森2-18,它的表面会直接越过土星轨道,直奔天王星而去。
我试着用一个更接地气的比喻来理解这件事,想象一颗玻璃弹珠,直径1厘米——这是太阳,按同比例缩小,地球就是放在10厘米外的一粒灰尘,大概肉眼将将能看到,而史蒂文森2-18同比例下是什么?是一颗直径1.5米的巨大瑜伽球,把弹珠放在瑜伽球旁边,你甚至找不到它,这就是尺度上的差距。
史蒂文森2-18的发现和确认过程其实挺曲折的,它的数据最早可以追溯到1990年代,但在那个时期的技术条件下很难精确测出这类遥远红超巨星的真实大小——原因在于它们的外层大气极其弥漫,边界模糊得跟一团雾似的,"表面"到底划在哪里本身就是个技术难题,直到2010年代的红外干涉测量技术进步之后,天文学家才相对靠谱地把它的直径锁定在15个天文单位左右,相关的研究你可以查到,比如2012年发表在《天文学与天体物理学》上的一篇关于红超巨星半径测量的论文,里面就有详细讨论。
这颗星还有一个让人感慨的地方:它的质量其实不算特别惊人,大约只有太阳的20到30倍,用这么"轻"的身板撑起如此巨大的体积,说明它内部的核聚变已经烧到了极其疯狂的阶段,外壳被辐射压撑得极度膨胀,密度低到让人难以想象的程度——外层大气的密度比地球实验室里能制造出来的真空还要稀薄好几个数量级,换句话说,史蒂文森2-18更像是一个巨大无比、滚烫的、快要散架的泡泡,轻轻一碰就可能崩掉半边,当然这个"轻轻一碰"只是理论上的说法,实际上没有任何东西能碰它,在宇宙尺度上它依然是暴力与壮观完美结合的产物。
这些九级星球教会我的事
写到这里已经超过一千字了,但我还是忍不住想多说几句,研究这些庞然大物的过程中我一直在想一个问题:为什么我们会觉得这些东西迷人?可能因为它们的存在本身就是一种认知冲击,我们每天在意的那些事情——上班堵车、外卖凉了、手机摔了——放在这个尺度面前瞬间变得轻飘飘的,这不是鸡汤,是真真切切的视角转换,参宿四也许几万年后会爆炸,大犬座VY正在疯狂地把自己的物质抛向太空,史蒂文森2-18那稀薄到不可思议的外壳还在继续膨胀,它们活得轰轰烈烈,死也会死得惊天动地,而我们这颗直径不到0.00001个天文单位的小石头,恰好处于一个能观测这一切的舒适位置,这本身就是一件很奇妙的事情。
下次晚上出门,抬头看看猎户座的左肩,那颗微微发红的亮点,你知道它是什么——一个光从一头走到另一头需要绕地球好几圈才能理解其尺度的红色巨兽,正在几百光年外安静地燃烧,等着某一天用一场宇宙中最壮丽的爆炸来结束自己的一生,想到这里,我觉得今晚的风都变得不一样了。
