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【宇宙中存在直径达到1光年的星球吗?】宇宙中存在直径达到1光年的星球吗?对于这个问题 , 一个比较常见的思路就是 , 只要物质足够多 , 形成直径达到1光年的星球也不是不可能 , 然而根据我们已知的宇宙规律 , 这样的事情却根本就不可能发生 。
所谓的星球 , 是指由宇宙中的各种物质形成的大型球状天体 , 引力则是维系星球稳定的力量之一 , 然而引力除了能够让构成星球的各种物质聚集在一起之外 , 还会让星球在整体上具备向内收缩的趋势 , 如果星球内部没有足够强的力量来抵挡引力 , 那么星球的体积就会发生收缩 , 这也被称为引力坍缩 。
因为引力的大小与质量成正比 , 并且还是只有“吸引力”而没有“排斥力”的长程力 , 所以一个星球的质量越大 , 其因为引力而向内收缩的趋势就越强 , 它就需要更强的力量来抵挡引力 , 否则的话就会发生引力坍缩 , 无法保持自身的稳定 。
在已知的宇宙中 , 星球内部能够抵挡引力的最强大的力量就是核聚变 , 如果一个星球的内部没有核聚变 , 那么当它的质量超过了“奥本海默极限”(一般认为是3.2个太阳质量)之后 , 就没有任何力量可以阻止其自身的引力坍缩 , 在这种情况下 , 它最终会演化成一个黑洞 , 我们也就不能将其称为“星球”了 。
正是因为如此 , 宇宙中的那些质量超过了“奥本海默极限”的星球 , 无一例外地都是“熊熊燃烧”的恒星 , 在这些星球的内部存在着两种强大的力量 , 一种是引力 , 其方向是向内 , 另一种则是星球内部的核聚变所释放出的能量 , 其方向是向外 , 为方便描述 , 我们可以将其称为“辐射压” 。
恒星内部之所以会发生核聚变 , 其实是因为恒星的引力坍缩在其核心造成了高温高压环境 , 一颗恒星的质量越大 , 其因为引力而向内收缩的趋势就越强 , 它核心的温度和压强也就越高 , 相应的 , 恒星内部的核聚变反应就越激烈 , 其产生的“辐射压”也就越强 。
对于一颗稳定存在的恒星来讲 , 其内部的这两种力量其实是保持着一种动态的平衡 , 具体表现为 , 引力强了 , 恒星就会收缩 , 恒星收缩了 , 其核心的温度和压强就会提高 , 于是核聚变反应就更激烈 , 从而产生更强的“辐射压” , 然后恒星就会膨胀 , 恒星膨胀了 , 其核心的温度和压强就会降低 , 核聚变反应就会减弱 , 于是引力再次占据上风 , 然后恒星又会收缩 , 如此反复 。
顺便讲一下 , 由于核聚变的反应速率对温度的变化非常敏感 , 因此像太阳这样的处于主序星阶段的恒星的体积变化非常细微 , 以至于我们几乎无法观测到 。
核聚变的能量源自原子核内的强核力 , 这是宇宙中四种基本力中最强的一种 , 相比之下 , 引力却是最弱的一种 , 因此随着恒星质量的增加 , 引力和“辐射压”并不是一一对应的关系 , 当恒星的质量超过了一个被称为“爱丁顿极限”临界值的时候 , 恒星内部的“辐射压”就会超过引力 。
在这种情况下 , 多出来的“辐射压”就会不断地“吹”走恒星外层的一部分物质 , 从而使恒星的质量持续降低 , 而随着恒星质量的不断降低 , 恒星的核聚变反应就会跟着减弱 , “辐射压”也就会逐渐变小 , 当其与引力达到新的平衡之后 , 恒星也就不会再损失质量了 。
这就意味着 , 恒星的质量并不能无限地增长 , 最多也就只能达到“爱丁顿极限” , 如此超过了这个临界值 , 它很快就会把多出来的物质“喷”出去 。
综上所述可以得出 , 宇宙中最大的星球只可能是恒星 , 而一颗稳定恒星的质量最多只能达到“爱丁顿极限” 。 至于“爱丁顿极限”的数值 , 其实取决于恒星的具体内部条件 , 从理论上来讲 , 最多也就是几百个太阳质量 。
好的 , 现在我们再来看看1个直径为1光年的星球 , 其质量会有多大 。
众所周知 , 一个星球的质量等于它的体积与平均密度的乘积 , 现在体积确定了 , 我们还需要给它设定一个平均密度 , 在同等质量下 , 平均密度越小的星球 , 其体积就越大 , 所以这个密度当然是越小越好 , 但也不能小得太离谱 , 毕竟密度太小了就不能形成星球了 。
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