宇宙中已知温度最高的恒星,表面温度高达21万℃,是太阳的37倍

艾牛科普君 2023-11-18 20:59:55

恒星是宇宙中最常见的天体,星系就是由它们构成的。恒星的存在是物质在万有引力等自然规律作用下的必然结果,其对宇宙的发展、生命的诞生起着至关重要的作用,因为每一颗恒星都是一个元素制造工厂。元素周期表中排在氢氦后面的那些元素,它们的存在直接或者间接都与恒星内部的核聚变反应有关。当引力与内部辐射压保持平衡,一颗恒星就能持续稳定地通过核聚变反应不断发光发热。

太阳是太阳系的中心天体,它是太阳系中质量最大的天体。其主要由氢和氦组成,其中氢约占总质量的 71%,氦约占总质量的 27%。太阳发光发热的能源就来源于其核心的核聚变反应,这个过程会将氢原子核转化为氦原子核,并释放出大量的能量。

太阳的表面温度约为 5500 摄氏度,核心温度则高达 1500 万摄氏度,即使相隔1.5亿公里,我们在地球表面仍然能够感受到它的澎湃热量。而在这样的高温下,太阳上面的物质只能以等离子态存在。

宇宙中肯定还有比太阳温度更高的恒星,那宇宙中温度最高的恒星究竟有多高?

恒星一生中大部分时间都处于主序星阶段,在这个阶段的绝大多数时间内,大多数恒星的核心及表面温度都比较稳定,一般不会大幅度变化。

在年龄差不多的情况下,对于绝大多数处于主序星阶段的恒星,质量更大,其核心以及表面的温度就更高些,因为其自身强大的重力所导致的引力坍缩能增加核心的温度和压力,这会使得其内部的核聚变反应变得更加剧烈,其表面温度也会变得更高。

当恒星步入一些特殊阶段,温度则会与处于主序星阶段时有很大不同。例如当恒星内部的氢核消耗殆尽进入生命末期,发生引力坍缩进入红巨星阶段时,其核心温度便会大幅度提升,从而引发氦聚变,而随着恒星外层的膨胀,体积变大,表面温度则会不断下降。

质量越大的恒星,由于内部的核聚变反应更加猛烈,虽然其内部和表面的温度都很高,但其寿命却也很短。对于蓝巨星、蓝超巨星这类质量非常大的恒星,它们的寿命只有几千万年到几百万年。由于寿命短,它们在宇宙中的数量也很稀少,因为只能存在极短的时间便消失了。

太阳属于黄矮星,而比黄矮星质量更小的恒星属于红矮星,比其质量更大的则是蓝矮星,质量在蓝矮星之上,质量是太阳几十倍乃至上百倍的恒星则是蓝巨星和蓝超巨星。事实上,宇宙中的现存的恒星大多数都是那种质量较小、温度较低、寿命很长的红矮星。

位于银河系的附属星系大麦哲伦星系中的蜘蛛星云,那片星云距离我们大约16万光年,其中孕育了许多质量超大的恒星。

R136a1曾经被认为是质量最大的恒星,但经过多次修正,目前科学家认为它的质量只有太阳质量的215倍。

天文观测数据显示,BAT99-98目前才是宇宙中已知质量最大的恒星,和R136a1一样,BAT99-98也是一颗蓝特超巨星,它比R136a1还大,质量估计是太阳质量的226倍,表面温度大约45000℃。

那BAT99-98是宇宙中已知温度最高的恒星吗?并不是!R136a1的表面温度其实都比BAT99-98略高一些,达到了5万摄氏度。

事实上,宇宙中有一类质量并不是太大,但温度却极高的特殊恒星。

目前宇宙中已知温度最高的恒星是一颗位于人马座的恒星 WR 102,它距离地球约9400光年。WR 102的核心温度估计高达15亿摄氏度,是太阳核心温度的100倍。而其表面温度则高达21万摄氏度,大约是太阳表面温度的37倍。虽然温度极高,但WR 102的质量仅是太阳质量的大约20倍,体积也比太阳小,其光芒呈蓝白色。

之所以会出现这种极其反常的情况,是因为WR 102是一颗处于主序星末期的蓝巨星,且已经失去了绝大部分外层氢,使得炽热的内部暴露在外。其核心也已触发较重元素的核聚变反应。WR 102有着非常强烈的恒星风,这些恒星风有着强烈的紫外辐射,这不仅吹走了自身大部分外层物质,还使周围的物质电离形成了沃尔夫·拉叶星云。

WR 102是一个拥有辉明谱线的O型星,这类恒星通常被叫作作沃尔夫·拉叶星。O型星是一种数量稀少的恒星,由于非常明亮,即使距离较遥远,也依然比那些距离更近的黯淡恒星更容易被看见,因此在地球上看见的亮星大多数都是O型星。WR 102的亮度非常高,是太阳的100多万倍。

由于质量大,内部核聚变反应极为剧烈,像WR 102这类O型星寿命很短,目前其已进入主序星末期,短时间内便会以剧烈的超新星爆发的方式结束生命,并形成黑洞或中子星。其实,我们现在看到的 WR 102是它数千年前的样子,WR 102现在可能已经不在了。

事实上,宇宙中目前可能还存在比WR 102温度更高的恒星,比如那些质量在太阳质量一百倍乃至二百倍以上的恒星,当它们处于主序星末期,其温度也有可能变得极高,不过由于这种恒星在宇宙中极为稀有,我们极难看到这种现象。

对于恒星动辄上万上亿度的高温,科学家是如何得知的呢?

在如此遥远的距离上,天文学家要想知道一颗恒星的温度,可以通过多种方法来测量。

其中最常用的方法是利用恒星的光谱。恒星的光谱是由恒星发出的光经过色散后形成的,其中包含了一系列的吸收谱线和发射谱线,分析这些谱线的位置和强度,通过比较恒星的光谱与已知温度和化学成分的标准光谱,就可以确定恒星的温度和化学成分。

其实,恒星的颜色、亮度与温度、质量之间存在一定的关系,通过观测恒星的颜色和亮度,就可以大致知道恒星的温度和质量。

另一种还可以通过测量恒星的黑体辐射,根据维恩定律,从而确定恒星的温度。黑体辐射是指黑体在不同温度下发出的电磁辐射,它的强度和波长分布与黑体温度有关。但这种方法有很大的局限性,对于那些遥远的恒星无能为力。

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