在銀河系的盾牌座,距離地球約2萬(wàn)光年的地方,潛藏著一顆“宇宙巨獸”:史蒂文森2-18,作為已知體積最大的恒星,它的直徑達(dá)30億公里,體積相當(dāng)于100億個(gè)太陽(yáng),亮度高達(dá)44萬(wàn)倍太陽(yáng)光度。
史蒂文森2-18于1990年,由美國(guó)天文學(xué)家查爾斯·布魯斯·史蒂文森在紅外深空探測(cè)中發(fā)現(xiàn),位于史蒂文森2疏散星團(tuán)(RSGC2)附近,屬銀河系半人馬臂,直徑約30億公里(2158倍太陽(yáng)直徑,約139萬(wàn)公里),若取代太陽(yáng),其邊緣將吞噬至土星軌道(14億公里),覆蓋水星、金星、地球、火星和木星。體積為100億倍太陽(yáng),可容納1.3億億個(gè)地球。
質(zhì)量約12-18倍太陽(yáng)質(zhì)量(較早估算25-40倍),因劇烈質(zhì)量損失(每年1.35×10??太陽(yáng)質(zhì)量)大幅減少,亮度約44萬(wàn)倍太陽(yáng)光度(估算范圍9萬(wàn)-63萬(wàn)),是最亮的紅超巨星之一,表面溫度約3200K(2927°C),遠(yuǎn)低于太陽(yáng)(5500°C),呈深紅色,因稀薄外層大氣導(dǎo)致熱量分散。
史蒂文森2-18的龐大源于其演化階段:它處于主序星晚期,核心氦聚變?yōu)樘迹瑑?nèi)壓使外層氣體劇烈膨脹,外殼密度僅為太陽(yáng)的10億分之一,比地球大氣還稀薄,其“體質(zhì)比”失衡(體積100億倍太陽(yáng),質(zhì)量?jī)H18倍),外層稀薄如“氣球”,內(nèi)核密度極高(遠(yuǎn)超太陽(yáng)),光從核心到表面需1.3小時(shí)(太陽(yáng)僅2.35秒)。
史蒂文森2-18的“可怕”首先在于其潛在的超新星爆發(fā):其質(zhì)量足以觸發(fā)超新星爆發(fā),甚至可能形成極端超新星,坍縮為黑洞。爆發(fā)能量可達(dá)10??焦耳,相當(dāng)于100億顆原子彈,其壽命僅千萬(wàn)年(太陽(yáng)100億年),可能10萬(wàn)年內(nèi)爆發(fā)。
超新星伽馬射線暴(GRB)可橫掃數(shù)光年,若朝向地球,2萬(wàn)光年的距離仍可能擾亂高層大氣,破壞臭氧層,但因方向性極窄,威脅地球的概率低于0.01%。
若史蒂文森2-18靠近太陽(yáng)系,其引力將帶來(lái)災(zāi)難:若取代比鄰星(4.24光年外),其18倍太陽(yáng)質(zhì)量的引力將擾亂太陽(yáng)系軌道,導(dǎo)致行星偏離,甚至使太陽(yáng)系與南門二形成多星系統(tǒng),其30億公里直徑將吞沒太陽(yáng)系內(nèi)六大行星,地球?qū)⒒癁楦邷貧怏w。
史蒂文森2-18的“可怕”還在于觀測(cè)難度:位于盾牌座的史蒂文森2星團(tuán)被銀河系塵埃嚴(yán)重遮蔽,肉眼不可見,僅紅外望遠(yuǎn)鏡(如ALMA)能探測(cè),其距離(1.8-2萬(wàn)光年)基于星團(tuán)視差,誤差超50%,若更近,半徑可能降至1500倍太陽(yáng)半徑。
史蒂文森 2-18 內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)宛如一個(gè)微觀宇宙。其核心區(qū)域,在極高的溫度和壓力下,進(jìn)行著復(fù)雜的核反應(yīng)。氦聚變?yōu)樘贾螅加謺?huì)進(jìn)一步與其他元素發(fā)生聚變,生成氧、硅等更重的元素。在這個(gè)過(guò)程中,不同元素的 “燃燒層” 層層嵌套,就像一個(gè)精密運(yùn)轉(zhuǎn)的巨型核反應(yīng)堆。
每一層的反應(yīng)速率和能量輸出,都微妙地維持著恒星整體的平衡。而這種復(fù)雜的內(nèi)部運(yùn)作,也使得史蒂文森 2-18 的磁場(chǎng)變得極為紊亂,其表面可能存在著規(guī)模巨大的黑子和耀斑,這些磁活動(dòng)現(xiàn)象的能量釋放,比太陽(yáng)上的同類現(xiàn)象要強(qiáng)烈數(shù)百萬(wàn)倍。
盡管史蒂文森 2-18 距離地球十分遙遠(yuǎn),目前不會(huì)對(duì)我們的太陽(yáng)系造成直接威脅,但它的存在卻像一把鑰匙,為我們打開了理解宇宙中極端天體物理現(xiàn)象的大門。通過(guò)對(duì)它的持續(xù)研究,我們可以窺探恒星演化的極限狀態(tài),深入了解重元素的合成過(guò)程,以及探索在極端環(huán)境下生命誕生的可能性。隨著觀測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步,未來(lái)我們有望獲得更多關(guān)于史蒂文森 2-18 的詳細(xì)信息,進(jìn)一步揭開這顆 “宇宙巨獸” 身上的神秘面紗,拓展人類對(duì)宇宙的認(rèn)知邊界。
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