既然行星有质量的上限,那恒星有没有质量的上限?

络大王

十年前,人们曾经认为恒星有上限质量,但是最近又变得不确定了。

我们都知道,恒星的光和热是因氢的核聚变引起的。核聚变时,引发强烈的向外辐射。这种辐射的力量与恒星的引力达到平衡时,恒星就趋于稳定。所以,不管是引力过大还是辐射量过大,都不能形成稳定的恒星。

(恒星的大小差异很大)

通过科学家们的计算,恒星的质量上限约为110个太阳质量,后来又改成了140个太阳质量。

这个理论认为:恒星质量过大,其引力就会变得更强,内部聚变就很容易达到所需要的辐射温度,同时反应的温度还会上升,变得更强。辐射压力过大,就会把物质直接推出去。

物质被推离了之后,内部物质密度下降,核聚变的反应强度也就下降了,辐射量变低,这时引力又占据了上峰,恒星外围物质重新向内收缩,又会引起核反应过强,向外辐射的压力与引力又无法维持平衡了,所以,会再一次把物质推离出去。

如此反复,恒星就会像一颗跳动的心脏,不断收缩膨涨,再收缩,再膨胀,每一次膨胀都会向外抛出一些物质,直到两者的力量达到平衡时,恒星才会稳定下来。

然而,宇宙中的事情往往不由人们想象。

2010年,柯劳瑟和一个天文学家团队观测到了不止一颗质量超过150个太阳质量,其中一颗“R136a1”的恒星,其质量达到了惊人的256个太阳质量。而且它在诞生时可能还更重。它是如何形成的至今是个谜。

(恒星R136a1的艺术想象图)

不过,宇宙之初的恒星更加神秘,那时的恒星个个都巨大无比。大部分质量都相当于数十个太阳,有些能达到200个太阳质量。最让人感到困惑的是类星体的发现。

类星体是巨大无比的明亮天体,每个类星体的能量都来自一个数百万倍或数十亿倍于太阳的黑洞,最终形成星系的核心。

黑洞形成于恒星耗尽燃料之后并坍缩而成,想要壮大就要继续吞噬物质,或合并其他的黑洞,这个过程应该是相当漫长的。但是,这些类星体在宇宙历史很早时就出现了,这使得它并没有足够的时间形成这种规模。

恒星质量的上限到底是什么?目前还不清楚。


史海探奇

凡事皆有度,过之犹不及!世间的事物都会有一个限度,这个限度都会有个最低值和最高值,恒星也一样。

要说恒星质量的最高限度,我们不如先从行星说起,通常认为行星的最高限度是木星质量的13倍,因为如果一颗行星达到了木星质量的13倍,通常它内部的高温高压就会点燃内部的氘核聚变,这个时候我们就不能再称它为行星了,因为它已经成了一颗褐矮星。褐矮星是一种特殊的天体,它介乎于行星和恒星之间,其质量范围大致是木星的13到80倍之间,那么如果他达到了木星的80倍质量,它内部的高温高压就会点燃内部的氢核聚变,这时它就成为一颗恒星了,也就是恒星中质量最小的红矮星这类型。

这个时候再衡量恒星的大小,就可以参考赫罗图了,比红矮星质量大一些的恒星是橙矮星,比橙矮星大一些的是黄矮星,我们的太阳就是一颗黄矮星,再往上还有蓝矮星,如天狼星等,再往上基本就进入巨星的行列了。

质量最大的恒星是蓝特超巨星,比如海山二、参宿四、手枪星等等,都是比太阳质量大几十倍上百倍的恒星,由于这些恒星的质量太大,导致它们内部的核聚变非常剧烈,所以光度也很强,天文学家认为这些恒星的寿命都会很短,通常都不到1000万年。


不过在已经观测到的大质量恒星中,上面三个并不是最大的,目前已知质量最大的恒星是R136a1,英国天文学家对他研究后发现其质量达到了太阳的315倍,一度刷新了天文学家们对恒星质量上限的认知,不过这个观测结果至今都是有争议的。

先前天文学家们认为,恒星最大的质量不可能超过太阳的150倍,因为有一个爱丁顿极限在起作用,因为一旦恒星的质量太高,那么内部核聚变产生的强烈的向外辐射压会把恒星表面的物质推出去,这样就会导致恒星的质量下降,下降之后,核聚变反应会缓和一点,这样其内部的辐射压降低,那么恒星的状态也就达到了平衡。

那么恒星的质量上限应该是多少呢?其实目前并没有被广泛认知的定论,包括前面所说的恒星和褐矮星的质量上限与下限,都没有一定准确的数据,这是因为星体不单是受质量的影响,也会受内部的元素含量,所在空间的环境,自身的自转速度等等的影响,所以很难有一个准确的数值,通常认为恒星的质量上限为150-200倍之间,而对R136a1进一步观测则会左右天文学家们对恒星质量上限的认知。


科普大世界

理论上,恒星的质量也是存在上限的,但目前还没有一个统一的认识。

在宇宙中,天体都是从星云中的物质聚集而成的,质量具有关键的作用。什么样的质量往往决定着什么样的天体,也会决定着天体未来会如何演化。岩石行星如果质量太大就不会存在,因为当它们拥有足够的质量时,强大的引力可以束缚住星云中的氢和氦,由此演变为气态巨行星,其临界质量大约为地球质量的十几倍。而气态巨行星如果聚集足够多的氢和氦,使质量变得足够大,将会点燃内部的氘核聚变,由此演变为褐矮星,其临界质量大约为木星质量的13倍(地球质量的4100倍)。而如果褐矮星拥有足够大的质量,将会点燃内部的氢核聚变,由此演变为恒星,其临界质量大约为木星质量的80倍,或者太阳质量的7.5%。同其他天体一样,恒星的质量也不能无限增加。

恒星内部核聚变产生的向外辐射压力与向内的重力是一种平衡关系。如果恒星吸积了足够多的星云,巨大的质量会使内部核聚变变得非常剧烈,由此产生巨大的辐射压力,从而阻止其他物质继续落入恒星中。因此,恒星的光度(即辐射功率)存在一个极限,这被称作爱丁顿极限。

一旦恒星的质量太高,其光度将会大于爱丁顿极限,强烈的向外辐射压将会吹飞恒星的外层,从而使恒星的质量下降,这又会导致辐射压降低,由此达到平衡。理论上,恒星的质量上限大约为太阳质量的300倍。迄今为止,已经发现的质量最高的恒星是R136a1,它的质量达到了太阳的315倍,这几乎是恒星的质量上限。


火星一号

问得好,恒星当然有质量上限。行星质量上限为木星质量75倍,这是一个零界点,区别行星和恒星的上限。那么恒星呢?


先说行星,超过木星质量75倍的行星,就会因为质量巨大,内部压力过高而产生聚变反应,点燃自己,成为矮星(恒星一种,发光发热微弱,也叫次恒星)。普及一点知识,木星质量地球318倍,太阳质量千分之一,除去它自己,是太阳系七大行星质量2.5倍。已知太阳系最大行星。

那么,恒星质量上限为多大呢?理论上这个不太确定。但绝对是有上限的。早期科学家认为恒星质量不可能超过太阳质量150倍。

超过大约是10个太阳质量的恒星就很难单独形成,因为一旦它核心开始聚变发生对流,就会阻止星云物质的继续吸收,大多数科学家相信,在这个质量之上的恒星,都是由多个恒星合并而成,但如果继续增加质量达到上限约150倍太阳质量,那么剧烈的聚变将很快把恒星的外壳推出去,而且如果物质聚集到一定密集的程度,那么核聚变的速度也将达到它的上限,这样核聚变也无法抵抗巨大质量带来的巨大引力而导致恒星直接坍缩成黑洞。

所以,很长一段时间科学家一直认为恒星不可能超过太阳质量的150倍。包括在银河系发现的的手枪星和其它星系大型恒星,质量都没突破这个值。

然而,根据观测后发现R136a1,打破了这一研究结论。

这颗蓝超巨星的质量达到惊人的太阳质量265倍,其亮度是太阳870万倍,每5秒辐射能量相当于太阳一年的能量消耗。很多科学家认为它是双星系统,不然很难解释。

到底恒星质量上限是多少,还有待研究,不知你们是什么看法呢,欢迎小伙伴留言。


良良引力波

量变到质变,大家都知道这个道理,宇宙中星体形态更是把它诠释得很完美。

质量和引力,带给宇宙太多的奇迹。当星云物质在引力作用下聚集后,如果质量太小,形成陨石或者气团,它会在太空飘荡,被更大的星体捕获或者碰撞。



质量再大一些,形成行星或者卫星或者彗星,自身不会发光发热。这个时候引力不足以产生足够的梦里产生核聚变。以地球,月球,火星为代表。



质量更大一些,就会使原子核中的电子发生轨道迁移,行程新的原子核,过程中释放能量以光的形式释放出来,这就是核聚变,所有恒星所处的阶段。我们的太阳就是这个阶段的。



如果质量加剧,引力更大,引力引起进一步的原子核和电子空间压缩,释放更多的能量,形成白矮星。



如果质量一直增加,那么会进一步导致引力强大到,把原子核的物质碾碎,然后所有的物质形成一个大原子核,这就是中子星。这个过程将爆发能量比光更强大的伽马射线,如果地球正对中子星的伽马射线,那么地球上所有生命将被秒杀。



中子星级别已经很恐怖了,但是还不是质量的终点,质量继续加大,将形成黑洞,连太阳都要被它的引力撕碎吸食。



黑洞以后,现在就没有人直到会怎么样了,已经触及人类探索的盲区了,你认为黑洞以后会怎么样呢?


九九途鸭科普

有,但因为缺少资料,所以,只能用理论去推。

先看行星。

行星大概分成两类:类地行星和类木行星,类木行星即气态行星。

类地行星的上限很小,因为它们没有厚且浓的大气层,使得其本身的向心力不足,一旦它的引力,向心力和离心力失去了平衡,那么它就会被自己的自转撕裂。

类木行星的上限也不大,因为随着类木行星的体积和质量的增加,其内部的压力和温度会急剧增加。一旦其温度和压力达到核聚变反应的临界点,类木行星内部就会产生有限的核聚变反应。这种类木行体就不能再称之为行星了,而要将其列入恒星序列中最低级别的一类恒星---棕矮星或者称作褐矮星。这个理论上的临界质量是18个木星质量。

再看恒星。

恒星我们主要讨论的是主序期的恒星,处于主序期的恒星根据其表面颜色,表面温度,体积,质量等可以分为:褐矮星(棕矮星),黄矮星,红矮星(太阳)和蓝矮星(蓝巨星)。

类木行星的质量超过18个木星质量时,其内部压力和温度就可以产生有限的核聚变了。这种核聚变是时断时续的,这类星体也会因此发出棕褐色的光来。这类星体就不能称之为行星了,而是晋级成为了矮恒星。它的卫星也成功晋级成了行星。这类矮恒星就被称作褐矮星,也称作棕矮星。比如离太阳系最近的恒星--比邻星,就是一颗褐矮星。

棕矮星/褐矮星根据体积和质量的不同,它们内部持续核聚变的时间也不同,因此,其表面颜色和温度也不尽相同。总体而言,会随着质量的增加,其表面颜色会越来越亮。当其质量达到或者超过80倍木星质量时,其内部的压力和温度就可以保持持续的核裂变了。此时,恒星被彻底点燃,它发出的光也不再是棕红色的而是黄色的了。这样棕矮星就晋升成为了黄矮星。黄矮星的内部核聚变非常稳定。黄矮星的主序期非常漫长,远超太阳的主序期(100亿-120亿年)。同时,黄矮星是已知宇宙中数量最多的恒星种类,总数占比近50%。比如比邻星旁边的恒星---半人马座的南门二,就是一颗黄矮星。

当黄矮星的质量达到0.8个太阳质量的时候,恒星的表面颜色就变成了类似太阳表面的亮红色,此时,黄矮星就成了红矮星。比如太阳,就是一颗红矮星。

当红矮星的质量超过1.8个太阳质量时,其发出的光不再是红色,而是蓝色的了。这样红矮星就晋升成了蓝矮星,因为其体积巨大,也称作蓝巨星。比如天狼星,就是一颗蓝矮星/蓝巨星。

蓝矮星/蓝巨星是已知宇宙中,在主序期内的体积和质量最大的一类恒星。

目前已知质量最大的蓝矮星/蓝巨星是蜘蛛星云里的R136恒星团中的R136a。质量是256倍太阳质量。

理论上,恒星的质量越大,它的主序期时间越短,如天狼星,它的主序期只有10亿年,而同样是蓝矮星/蓝巨星的R136a的寿命则只有300万年。而如果恒星的质量比R136a还大的话,它的主序期的时间将会更短。但这个理论上限值,目前还没有明确的结论。因为有一个乱入的因素,那就是超新星爆炸。恒星质量越大,超新星爆炸的几率就越高。

至于宇宙中那些体积巨大的红巨星和黄巨星,他们本身是离开了主序期而进入晚期的恒星,虽然它们体积巨大,但其质量却远低于R136a这样的蓝矮星/蓝巨星。

恒星的质量上限是肯定有的,但缺少确切的数据。


游子天涯君莫问

质量上限都有,行星超过行星质量上限就会变恒星,恒星超过质量上限就会极不稳定,

但有一个重要问题是质量来源。

当自身质量引力形成的压力达到核反应持续条件时,就是恒星,超过更大的一级上限引力压力核爆力就会失去稳定平衡。

或者塌缩或者爆棚,有的甩出物质变成行星系,有的从周围吸引吞噬物质,这些事情都是力的平衡。

失去平衡太剧烈就就会爆成小星团,卯星团就属于中小星团。

前些年,有人用电脑模拟星体演变,填入不同的质量和半径,但现实中没那么幸运,质量和半径不可能随便填。

霍金就是这方面的高手,星体演变。

对星体演变的研究使人们认识到电脑不等于“上帝"

现实中存在的一定符合数学,符合数学的,现实中不一定存在,这是物理与数学的一次激烈碰撞,又一次说明数学与物理不是一码事,这个现象是对大数据世界的否定,








AUTUYG

各层次星球质量大小,与形成它们的那个螺旋星云质量大小,有直接关系,因为各层次星球其实一开始,都是形成它们的那个扁平螺旋星云的中心核。末级的天然卫星质量小,它也是宇宙里最小的螺旋星云的产物,扁平螺旋靠螺旋向心惯性力,向中心聚集星云物质形成中心核球。牛顿把这个力叫万有引力,爱因斯坦把螺旋作用力使物质空间弯曲,叫作几何时空。


长眉1958

目前的理论支持恒星的质量上限为150倍太阳质量,超过这个上限的恒星,其辐射压力足够抵抗自身重力,导致恒星物质被强烈的恒星风吹离,使其质量下降到150倍太阳质量以下,这个限度称为“爱丁顿光度”。实际上超过太阳质量130倍的恒星,其核心聚变反应过于猛烈,强大的辐射使其核心产生大量的正负电子对并湮灭,很容易引发失控的热核反应,在数秒钟内其核心所有的“核燃料”瞬间完成了核聚变反应,释放出的能量将整个恒星完全摧毁,没有任何东西留下,这种称为“不稳定对超新星”。


老卡2017

都有质量上限的,行星和恒星其实最早都是一堆固体不停运转后变成圆形,先是成为行星,行星经过若干年内部变化开始发热,开始产生聚合反应会发光,成为恒星,然后慢慢的膨胀,能量耗尽后由于自身质量开始向中心不停塌陷形成小体积大质量的黑洞。最后开始吸收其它小于它的天体。吸收的越多质量越大,无限下去。前身做恒星是有一定质量的。


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