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迄今为止 , 人类发现的最大的恒星是盾牌座UY , 其尺寸达到约1708个太阳半径(“太阳半径”是一个天文学常用的长度单位) , 其体积能装下46亿个太阳 , 但它的质量只有太阳的32倍左右 , 寿命只有十几亿年 。
像盾牌座UY这样的恒星 , 其实已经快走到生命的尽头了 , 它最终会在一场华丽的超新星爆炸中从宇宙中隐退 , 最终变成一个黑洞 。 盾牌座UY其实还算“命长” , 一般来说 , 质量为太阳的10倍的恒星 , 会在2000万年的时间里 , 耗尽所有用于核聚变的氢 , 在茫茫宇宙中熄灭 。
但是质量只有太阳的十分之一的小恒星 , 其寿命甚至可以达到千亿年到万亿年 , 比那些质量超大的恒星的寿命长几万倍 。 (要知道 , 当前宇宙的历史只有“短短的”138亿年 , 千亿年 , 那可真是“超长待机”啊 。 )
那么问题来了 , 为何大恒星的寿命反而越短呢?这得从维持恒星燃烧的核聚变说起 。
为恒星提供能量的氢聚变只能在巨大的压力和温度下发生 , 这是由于通过库仑斥力隧穿到对速度指数敏感的聚变所必需的 。 简单来说 , 质量越大的恒星 , 其引力越大 , 其中心能为核聚变提供足够的高温高压的体积就越大 , 它们发生核聚变的规模就越大 , 它们就会迅速耗尽所有的氢 。 (形象地说 , 如果把油耗大的车叫“油老虎” , 那么这些大恒星就是“氢老虎” 。 )
而在质量较小的恒星中 , 只有在其核心处很小的体积内才具备核聚变所需的足够压力和温度 , 这就是为什么它们需要更长的时间才能耗尽所有的氢 , 为什么它们的寿命如此之长的原因 。
如下图所示 , 小恒星内部只有很小的体积能提供核聚变所需的高温高压 , 如图上的小黑点所示 。
而大恒星内部有更大的体积能提供核聚变所需的高温高压 , 因此它们消耗氢的速度要快得多 , 如图上蓝色圈所示 。
【为什么恒星越大,寿命反而越短?这得从核聚变开始说起】
宇宙的历史只有138亿年 , 自从大爆炸以来 , 不断有恒星形成 , 质量很大的恒星一般会在超星系爆炸中结束自己的生命 , 质量较小的恒星则会在经历红巨星阶段后死亡并消散 。 而在宇宙的早期 , 是不存在重元素的 , 但这两种类型的恒星都在它们的生命旅程中通过核聚变产生较重的元素 。
往后诞生的恒星还会和围绕它们运行的行星一起将这些较重的元素结合起来 , 在此过程中还会产生更重的元素 。 这就是地球上存在的所有生命形式能出现的根本原因 。
相比较于寿命很短的大恒星 , 像太阳这样寿命能达到100多亿年的 , 甚至寿命更长的小恒星 , 通常被认为能够更好地孕育生命 。 因为这样的小恒星才能更稳定地聚拢较重的元素 , 才能诞生存在多种较重元素的行星 , 而且还能为适宜生命存在的行星提供“宜居带” 。
宇宙的年龄为137亿年 , 在茫茫宇宙中 , 跟宇宙的年龄相当的行星有很多 , 这些古老的恒星是在宇宙大爆炸不久之后形成的 , 它们所含的较重元素很少 , 多数是氢和氦这样的轻元素 , 没有形成生命所需的较重元素 , 也很难形成岩石 , 为生命的存在提供稳定的环境条件 。
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