看完银河系这些恒星大小对比视频,我被自己渺小到失眠了
昨晚刷手机,无意间点进一个银河系恒星比大小的视频,画面一开始还挺正常,地球安安静静转着,月亮在旁边乖乖绕圈,然后镜头一拉,木星出来了——好吧,大家都知道木星很大,能装下1300多个地球,我淡定地继续看。
紧接着太阳出现了,地球在它边上像一颗玻璃弹珠不小心滚到了篮球旁边,我稍微坐直了一点,但情绪还算稳定。
真正让我开始沉默的,是后面登场的那些恒星,天狼星、织女星、大角星、参宿七、猎户座一等星……一个个巨大到完全不讲道理,看到后面,我发现屏幕上的太阳在缩小、缩小、继续缩小,最后变成了一个像素点,那一刻我突然觉得,我这个碳基生物坐在地球上操心明天开会要讲什么这件事,好像也没那么重要了。
这类视频之所以上头,就是因为它把那些我们平时在科普文章里看到的干巴巴的数字——什么“直径是太阳的多少倍”“体积是太阳的多少亿倍”——变成了眼睛看得见的画面,数字或许会骗人,但视觉冲击不会,今天这篇,我就想跟你聊聊这些视频里常出现的几颗恒星,把它们背后的真实数据掰开揉碎了讲清楚,让你下次再刷到这类视频的时候,脑子里不光有“哇好大”,还能知道它们到底大到什么程度、为什么会这么大、以及它们各自在银河系的哪个角落里过着怎样的生活。
太阳系里的热身选手
在看银河系那些巨无霸之前,先得把我们的参照系搞清楚,太阳,就是我们所有“比大小”游戏的起点。
太阳的直径是2万公里,这个数字本身没什么感觉,换种说法:如果你开车以120公里每小时的速度飞驰,不带停地绕太阳赤道一圈,需要五个月左右,地球的直径才12742公里,太阳是它的109倍,体积上,太阳能塞下130万个地球,质量占整个太阳系的99.86%。
在那些比大小视频里,太阳一开始总是看起来很威风,但你注意看弹幕,总有人在刷“等一个天狼星”“等一个大角星”,弹幕老哥都知道,太阳在银河系里真的排不上号。
视频里的第一个暴击:天狼星
天狼星是夜空中最亮的恒星,距离我们大约8.6光年,算是宇宙尺度上很亲密的邻居了。
天狼星其实是一个双星系统,我们肉眼看到的天狼星A,直径是太阳的7倍,光度是太阳的25倍,旁边还有一颗天狼星B,是一颗白矮星,直径只有地球大小,但质量却和太阳差不多,密度大到一茶匙的物质就有几吨重。
很多视频会把天狼星放在太阳旁边作对比,太阳缩小了一圈,但还没到让人震撼的程度,这只是一个开始。
织女星:自带光环的蓝白色发光体
织女星距离我们约25光年,直径是太阳的3倍左右,看起来也不算夸张,但织女星真正有意思的地方是它的转速。
织女星自转极快,赤道处的速度达到每秒274公里,是太阳自转速度的好几十倍,因为转得太快,它把自己甩成了一个扁球形——赤道直径明显比两极直径要大,赤道区域的温度也低于两极,大约低了2000多摄氏度,这种现象在物理上叫重力昏暗效应,那些比大小视频通常不会告诉你这些,它们只会展示织女星的个头,但知道它转得要散架了还没散这件事,再看它的大小就多了一层感觉——这颗星是有点疯的。
大角星:红巨星的第一个下马威
视频放到大角星的时候,评论区通常会迎来第一波真正的不淡定,因为大角星的直径达到了太阳的25倍左右。
大角星是一颗红巨星,已经走完了主序星阶段,核心的氢快烧完了,外壳急剧膨胀,它的颜色是明显的橙红色,质量只有太阳的一倍多,体积却膨胀了数万倍——一膨胀,温度降下来了,所以颜色偏红。
它离我们大约37光年,是北半球夜空里最亮的恒星之一,视频里太阳在它旁边已经有点迷你版的意思了,但这时候屏幕上的说明文字通常会淡定地标一句:“接下来还有更大的”,而你知道,真正的怪物还没出场。
蓝超巨星登场
参宿七是猎户座里最亮的那颗星,直径大约是太阳的78倍,它是蓝超巨星,表面温度超过12000摄氏度,亮度是太阳的12万倍以上。
视频里到这里,太阳已经快看不见了,更离谱的是,参宿七的质量大约是太阳的18到20倍,属于那种燃烧极快、寿命极短的大质量恒星,天文学家估计它的年龄只有800万年左右——对比太阳46亿年的年龄,参宿七就是一颗刚出生不久但已经在拼命挥霍燃料的年轻恒星,它最终的命运不是温和地变成白矮星,而是可能会发生超新星爆发,把大部分物质炸回太空。
很多视频把参宿七和参宿四放在一起介绍,因为这两颗星都在猎户座,但实际上它们差别很大。
这颗星星不太稳
参宿四是红超巨星,直径至今没有一个大家都同意的精确数字,不同测量给出的结果从太阳的700倍到900倍不等,有些研究甚至认为可能超过1000倍。
换句话说,如果把参宿四放在太阳系中心,它的表面可能会吞没水星、金星、地球、火星,甚至可能到达木星轨道附近,木星都不一定能幸存。
参宿四还有一个很出名的特点:它会变暗,2019年到2020年那次“大变暗”事件一度让天文学家以为它要炸了,后来分析认为,可能是它喷出了一大团尘埃挡住了光线,这是一颗极度不稳定的恒星,外层物质一直在往外抛,视频里的那一帧画面只是它漫长演化史上某个瞬间的定妆照,说不定此刻,它已经炸了,只是光还没传到我们这里。
从这个位置开始,视频的弹幕画风通常变成清一色的“???”和“人类再见”。
盾牌座UY:曾经的大小之王
盾牌座UY在很多恒星比大小视频里长期占据“终极大boss”的位置,它的直径一度被估算为太阳的1700倍左右,如果放在太阳系中心,边缘可能越过土星轨道。
但这里要插一句实话,近年来盖亚卫星的观测数据对盾牌座UY的距离做了修正,从原来的约5100光年调整为约9500光年,距离变了,推算出来的大小也跟着变了,目前的估算认为它的直径大约是太阳的755倍左右,虽然仍然是一颗极其巨大的红超巨星,但可能并没有以前传的那么夸张。
这就是天文学的日常,每一次更精密的观测,都可能推翻之前的数据,科普视频里用的往往是老数据,因为制作者不一定跟进了最新论文,但这不影响盾牌座UY依然是一个让人头皮发麻的存在,一颗直径是太阳755倍的恒星,意味着它的体积是太阳的约4.3亿倍,装进地球的话,那就是一个数字大到不真实的天文数量级。
史蒂文森2-18:现阶段公认的巨无霸
目前的“银河系已知最大恒星”头衔,普遍戴在史蒂文森2-18头上,它的直径大约是太阳的2150倍。
这是什么概念?放在太阳系中心,它的表面会越过土星轨道,如果你坐飞机沿着它的表面飞一圈,即使飞机以900公里的时速不停歇地飞,也要花上好几百年,光绕它一圈需要将近9个小时(光绕太阳一圈只需要14秒左右)。
史蒂文森2-18也是一颗红超巨星,位于盾牌座方向的一个疏散星团里,距离我们大约20000光年,它和盾牌座UY一样,都属于演化晚期的恒星,核心在不断进行氦或更重元素的核聚变,外壳膨胀到难以置信的程度,它们的密度极低,外层气体稀薄得接近真空,所谓的“表面”其实是一个模糊的边界,不是固态地表。
这类恒星的宿命都是超新星爆发,最终核心坍缩成一颗黑洞,几千万年后,这个庞然大物会消失得无影无踪,只留下一个看不见的引力井。
在视频的最后,太阳往往被缩成一个不在放大镜里根本找不到的像素点,地球更别提了,基本等于空气,每次看到这里我都会忍不住退回去再看一眼开头那个安静旋转的小蓝球——我们的一切文明、历史、战争、爱恨,都发生在那个从银河系尺度来看完全不存在的尘埃上。
视频没告诉你的那些事
那些对比视频看着很爽,但有几件事它们很少提及,而恰恰是这些事让人觉得更有意思。
测量恒星直径这件事本身,我们没法直接拿尺子去量星星,大多数恒星的直径是根据光度和表面温度推算出来的,不同的模型和不同的观测数据会得出不同的结果,所以你会看到同一个恒星在不同资料里直径数据差异很大,这不是科学家不靠谱,而是宇宙根本不配合我们给出一个精确到个位的答案。
“大”不等于“重”,像史蒂文森2-18这种超级巨星,密度低得离谱,质量可能只有太阳的十几倍到二十几倍,它之所以大,是因为膨胀得厉害,而像中子星这种,压缩到极致,一颗城市大小的中子星质量就比整个太阳还重,所以比大小视频比的是个头维度,不是质量维度,宇宙的野性在于,你可以同时在两个指标上看到同样离谱的极端值,但长在不同的天体身上。
第三个是恒星的寿命和大小是负相关的,那些巨大无比的蓝超巨星,只能活几百万到几千万年,而太阳这种小个子能安稳地活上近百亿年,这有点像生物的代谢率——越大的恒星烧得越猛,死得越早,小恒星反而细水长流,默默燃烧,宇宙没有偏袒谁,各有各的命。
一些普通的天文数据
为了让你在看视频的时候心里有个底,我把常出场那几位的关键信息放在下面,这些数字不同论文有不同版本,我取的是近几年比较宽泛接受的范围:
| 恒星 | 类型 | 直径(太阳=1) | 大概距离(光年) | 备注 |
| 太阳 | G型主序星 | 1 | 0 | 我们一切认知的起点 |
| 天狼星A | A型主序星 | 约1.7 | 6 | 夜空中最亮的恒星 |
| 织女星 | A型主序星 | 约2.3 | 25 | 转速极快,呈扁球状 |
| 大角星 | 红巨星 | 约25 | 37 | 北天最亮星之一 |
| 参宿七 | 蓝超巨星 | 约78 | 约860 | 猎户座最亮星,光度极高 |
| 参宿四 | 红超巨星 | 约700-900 | 约550 | 变星,剧烈不稳定 |
| 盾牌座UY | 红超巨星 | 约755(修正后) | 约9500(修正后) | 数据曾多次调整 |
| 史蒂文森2-18 | 红超巨星 | 约2150 | 约20000 | 目前已知最大恒星之一 |
这些数字未来的某一天可能又会改变,天文学的有趣就在这里,它教会你接受不确定性,哪怕是“最大”这个名号也是有保质期的,说不定下一个观测项目就会在银河系的某个角落发现一颗更大的。
那类视频到最后往往会加上一句旁白,大意是说银河系里有上千亿颗恒星,我们已知的这些巨兽只是其中被我注意到的一小部分,每次听到这里,我都觉得人类这个物种确实很独特——我们明明是宇宙里最不起眼的存在之一,却偏偏试图丈量宇宙的尺寸,还真的量出来了不少,这件事本身就挺不可思议的。
下次再刷到银河系恒星比大小视频,你可以放慢速度看,在太阳缩成一个像素点的时候拖一下进度条往回倒一下,那个瞬间带来的荒诞感和清醒,比你喝几杯冰美式都管用。
