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注意看,我們正在從太陽系最遙遠、最寒冷的角落回望太陽。這里距離太陽大約2482天文單位,也就是大約3723億公里——太陽光需要漫長的14天9小時才能抵達的星際深淵。這里的太陽只是一個微弱的、針尖大小的光點。它的光芒比滿月還要暗淡,無法驅(qū)散周圍的黑暗。氣溫降到接近絕對零度,寒冷瞬間凍結(jié)了這里的一切。毫無疑問,以太陽的發(fā)光能力,根本無法穿透這里的黑暗與寒冷。
然而,如果我們把太陽取走,替換上另一顆恒星,就是宇宙中已知最亮的那顆恒星,同樣的距離,會發(fā)生什么呢?
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大約兩周后(光線從太陽系中心到這里所需要的時間),你會發(fā)現(xiàn),那顆原本昏暗的“太陽”會驟然增亮,光芒如探照燈般刺穿黑暗,天空亮到如同原本太陽照射的地球白天,星球上的冰層也開始融化。
難以想象,在這顆恒星的照耀下,我們竟然能在3700多億公里之外享受到明亮溫暖的陽光。這顆神奇的恒星,就是本文的主角,宇宙中已知的最亮恒星——R136a1,恒星家族中真正的超級巨獸!
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R136a1所在的大麥哲倫星系
雖然R136a1是目前已知的宇宙中最亮的恒星,但是你在星空中根本看不到它的身影。它并非銀河系居民,而是位于16.5萬光年之外大麥哲倫星系中。遙遠的距離掩蓋了它強烈的光芒,讓它變得肉眼不可見。2010年,英國天文學(xué)家保羅·克勞瑟教授利用哈勃太空望遠鏡和甚大望遠鏡,在蜘蛛星云的中心發(fā)現(xiàn)了它。當(dāng)數(shù)據(jù)擺在面前時,整個天文學(xué)界都為之震驚。
它的光度,高達太陽的616萬倍。這是什么概念?打個比方,如果太陽是一盞15瓦的節(jié)能燈,R136a1就是一座功率超過9000萬千瓦的巨型發(fā)電站。如果將它放在太陽系中心,即使地球退到2482天文單位外(地球距離太陽1天文單位),依舊能享受到和從前一樣的“日照”。這個數(shù)字直觀地展現(xiàn)了它的恐怖亮度。
它的表面溫度高達4.6萬至5.6萬攝氏度,是太陽表面溫度(約5500攝氏度)的8到10倍。太陽表面是橙黃色的溫?zé)幔鳵136a1輻射出的主要是人類肉眼看不見的強烈紫外線,足以在瞬間破壞任何有機分子的結(jié)構(gòu)。它的半徑約為太陽的35.4倍,也就是大約2464萬公里,體積大到足以裝下44000個太陽。
它的質(zhì)量,當(dāng)前約為170至230倍太陽質(zhì)量,據(jù)推測初始質(zhì)量可能高達320倍太陽質(zhì)量。這是什么概念?天文學(xué)家認(rèn)為,恒星理論上的體重極限最大約為太陽質(zhì)量的150倍。一旦超過這個極限,恒星就太胖了,要么自己把自己炸沒,要么直接把自己壓成黑洞。而R136a1的發(fā)現(xiàn),讓這一理論受到了極大的挑戰(zhàn)。
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R136a1與太陽比較
不過,以上這些驚人的數(shù)字還只是“開胃菜”。真正讓天文學(xué)家倒吸一口涼氣的還是它在瘋狂的“掉秤”。
由于亮度極高、輻射壓巨大,R136a1正在以難以想象的速度拋射自己的外層物質(zhì)。它所產(chǎn)生的恒星風(fēng),也就是從恒星表面吹出的超音速粒子風(fēng)暴,強度是太陽風(fēng)的數(shù)十億倍,簡直是宇宙級的颶風(fēng)。相比之下,太陽風(fēng)不過是輕柔的“微風(fēng)”而已。據(jù)測算,它每年因恒星風(fēng)損失的質(zhì)量相當(dāng)于幾十個地球。
幾十個地球!這意味著,僅僅過了一百萬年,它就會吹走相當(dāng)于幾千萬個地球或者一百多個太陽的物質(zhì)。這也意味著,它剛誕生時可能比現(xiàn)在還要重得多,初始質(zhì)量或高達320倍太陽質(zhì)量,如今已經(jīng)“瘦身”到了170-230倍太陽質(zhì)量。
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聊到這兒,你一定會冒出一個自然而然的疑問:照這樣吹下去,它會不會遲早把自己整個吹沒了? 如果連自身的物質(zhì)都留不住,它憑什么還能維持如此龐大的身軀?
問得好。這個問題的答案,恰恰指向了天文學(xué)中一個至關(guān)重要的概念——愛丁頓極限。
英國天體物理學(xué)家亞瑟·愛丁頓發(fā)現(xiàn)恒星的質(zhì)量是有理論上限的。在恒星內(nèi)部的兩股力量在不停的角力:一個是向內(nèi)的引力,它拼命想把所有物質(zhì)拉向中心,壓縮成團;另一個是向外的輻射壓,它來自核心核聚變產(chǎn)生的光和熱,拼命想把物質(zhì)往外推。對普通恒星來說,這兩股力量基本勢均力敵,所以恒星能穩(wěn)定存在,既不會坍縮也不會炸散。
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恒星內(nèi)部的兩種力量
但當(dāng)一顆恒星的光度大到一定程度時,向外輻射的壓力就會超過引力的束縛,把恒星的外層物質(zhì)像狂風(fēng)一樣“吹飛”。這個光度的理論上限,就是愛丁頓極限。
所以,“它會不會把自己吹沒了?”的答案是:會,而且正在發(fā)生。它正站在“吹散自己”的邊緣,一年幾十個地球的質(zhì)量流失速度可是非常驚人的。正因為如此劇烈的質(zhì)量流失,R136a1現(xiàn)在已經(jīng)演化成了一顆極其罕見的沃爾夫-拉葉星。這類恒星的外層氫外殼已被完全剝離,直接暴露出熾熱的核心,就像一顆燃燒的炭火被吹去了表面的灰燼,露出最熾烈的內(nèi)核。這也解釋了為什么我們能直接看到它內(nèi)部的高溫——它的“衣服”已經(jīng)被自己的風(fēng)吹掉了。
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R136a1
如此狂暴的燃燒,注定無法長久。R136a1的壽命最多只有300萬年,而像太陽這樣的恒星可以安穩(wěn)地活上100億年。如果把太陽比作一盞緩慢燃燒的蠟燭,那么R136a1就是一顆劇烈爆炸的煙花,它用最短的時間釋放出最耀眼的光芒。
那么,它的結(jié)局會是什么?科學(xué)家給出了兩種可能。
主流的看法是直接坍縮成黑洞。R136a1的核心會直接變成一個中等質(zhì)量的黑洞,質(zhì)量可能是太陽的幾十倍甚至上百倍。這個過程可能會伴隨著一場超新星爆發(fā),也可能悄無聲息地直接消失。
還有一種是“不穩(wěn)定對超新星”。在這種假想中,R136a1的核心溫度高到足以讓伽馬射線轉(zhuǎn)化為正負(fù)電子對,導(dǎo)致輻射壓力驟降,核心瞬間坍縮,引爆所有的核燃料,將整顆恒星炸得灰飛煙滅,連黑洞都不會留下。如果這種情況發(fā)生,它將成為宇宙中最壯觀的“煙花”,瞬間亮度超過整個星系。它爆發(fā)時的亮度足以將離它16.5萬光年的地球夜晚照得如同白晝。
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R136a1所在的蜘蛛星云
無論哪種結(jié)局,它都將以宇宙中最震撼的落幕,告訴我們什么才是真正的宇宙超級巨獸!
R136a1并非孤身一“星”。在它的家鄉(xiāng)——蜘蛛星云中,跟它同級別的大恒星超過了200個。這是一個超級恒星的誕生工廠。宇宙中已知亮度排在前10的恒星,基本上都在這里。蜘蛛星云究竟有多恐怖呢?咱們下期文章接著探秘!
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