宇宙中最小的恆星有多小?最大的有多大?

明教教主張無忌4


要問地球上的沙子數量多還是宇宙中的恆星數量多?相信大家都會說當然是宇宙中的恆星數量多了。要問宇宙中最小的恆星有多小,最大的恆星有多大?我們只能從我們已經發現的恆星去回答這個問題了。

先說一下最大的恆星吧。如果是體積最大,目前我們已知的體積最大的恆星叫做盾牌座UY。它位於銀河系內。盾牌座UY有多大?直徑23億7683萬千米。這個數字有多大?如果沒有概念的話,那我們把盾牌組UY放到太陽系太陽的位置看看就明白了。距離太陽最近的水星、其次是金星、地球、火星都被盾牌座UY吞沒了。這還沒完,距離太陽7.8億公里的木星也被它吞入腹中。土星距離太陽13.5億千米比盾牌座UY的半徑11.88億千米要大,沒有被盾牌座UY吞掉,逃過一劫。這麼一比較,盾牌座UY的半徑可以延伸到土星軌道附近!盾牌座UY有45億個太陽大小。

盾牌座UY雖然體積是目前發現的恆星中最大的,但是質量卻只有太陽的32倍。盾牌座UY只是虛胖,並不是質量最大的恆星。目前人類發現的質量最大的恆星是R136a1。它位於銀河系的衛星星系大麥哲倫星系中,距離地球16萬光年。這顆恆星的質量是大約是太陽的265倍。直徑是大約是4500萬千米。看起來R136a1個頭比盾牌座UY小得多了,直徑只有盾牌座UY的大約五分之一。同時這顆恆星也是目前已發現的最亮的恆星,亮度是太陽的871萬倍!

說完了體積和質量最大的恆星,再看看最小的恆星哪顆。在宇宙當中不乏大質量、大體積的恆星,但是質量和體積最小的恆星在宇宙中屈指可數的。在距離地球40光年的地方科學家發現的這顆恆星被認為是最小的恆星。它的名字是2MASS J05233822-1403022。名字有點長不好記,可以簡稱為J0523。它恰好於恆星最小質量的臨界值上,也就是說它的質量大約是太陽質量的7%~7.7%。換種說法,它的質量是木星的70倍到77倍。如果木星達到這個質量的話也會成為一顆恆星的。恆星J0523雖然質量比木星大許多,但是它的體積卻比木星小。因此科學家認為恆星J0523不僅僅是質量最小的恆星同時也是體積最小的恆星。

“宇宙最小恆星”的表面溫度非常低,大於只有1800℃,也就和我麼冬天取暖燒的煤炭爐子溫度差不多。亮度就更低了,只有太陽亮度的八萬分之一。

雖然J0523“又暗又冷”,但是它也是和其他的大恆星一樣進行著核聚變反應。而且J0523還有一個巨大的優勢“耐燒長壽”。前面提到的兩個大傢伙盾牌座UY和R136a1的生命週期非常的短。盾牌座UY的壽命只有短短的1000萬年到5000萬年,而且現在它已經進入了老年期,是一顆紅超巨星了。R136a1的壽命更短,只有短短的300萬年的時間。


而最小恆星J0523目前正處於主序星階段,再過個幾千億年甚至是上萬億年它還是停留在主序星階段,繼續穩定的燃燒。天知道它會什麼熄滅,大家說是不是很恐怖啊?


我就是兔斯基


目前發現最小的恆星是2MASS J0523-1403,這是一顆紅矮星,無論是半徑還是質量都是已知恆星中最小的。它位於天兔座方向,與地球相距大約40光年。據估計,這顆紅矮星的半徑為5.98萬千米,僅為太陽半徑的0.086倍,小於太陽系中最大的行星——木星(平均半徑為7萬千米),與土星相當。它的質量僅為太陽的0.08倍,大約是木星質量的84倍,已經接近恆星的質量下限。如果星體的質量比這顆紅矮星更小,它將沒有足夠大的質量來壓縮核心,從而無法啟動核心區域的核聚變反應,成為被稱作“失敗恆星”的褐矮星。由於2MASS J0523-1403的質量極低,其表面溫度還不到兩千攝氏度,而太陽的表面溫度可達5500度。

目前發現質量最大和半徑最大的恆星並不是同一顆,這與恆星的演化有關。目前發現質量最大的恆星是位於大麥哲倫星雲中的R136a1,它與地球相距16.3萬光年。它是一顆典型的藍特超巨星,其質量高達太陽的315倍,半徑為太陽的30倍。由於R136a1的質量極其龐大,它的表面溫度高達5.3萬度。

質量最大的恆星並不意味著尺寸最大,這是因為恆星演化至末期時將會膨脹成尺寸巨大的紅巨星。盾牌座UY是目前發現半徑最大的恆星,這是一顆典型的紅特超巨星,其半徑為太陽的1708倍,但其質量僅為太陽的10倍。據估計,盾牌座UY在主序星階段的質量大約為太陽的25倍,在膨脹成紅特超巨星的過程中,損失了很大的質量。盾牌座UY的尺寸十分龐大,如果把太陽換成這顆紅特超巨星,它的最外層將會超過木星的軌道。如果以速度為800千米/小時的普通客機繞飛盾牌座UY一圈,所需的時間大約為一千年。


火星一號


宇宙中的恆星也分好幾種,根據恆星的階段不同,其大小也會發生很大變化,就好比我們的太陽在生命末期會膨脹為紅巨星一樣。

劍橋大學一個研究組早前找到了人類有史以來觀測到最小的一顆恆星,半徑只有木星的84%,質量是太陽的0.81倍(宇宙間的天體質量至少要太陽質量的0.07倍才能引發內部核聚變反應變成恆星),可以說發現的這個紅矮星是質量是剛剛達到及格線了,這個最小恆星的編號是EBLM J0555-57Ab。

其實恆星越小壽命越長,大質量恆星的核反應太厲害有的甚至只有100萬年的壽命,而科學家發現的這個最小質量恆星壽命可達上千億年,可謂與宇宙同壽了。

相比最小的恆星,最大的恆星知名度往往更高一點


盾牌座uy是人類發現的體積最大的恆星,如果拿太陽和它在一張照片上,那麼太陽連一個像素點大小都沒有。

盾牌座uy的直徑達到2376828000公里,以光速繞這盾牌座uy的赤道一圈需時9小時以上,而以光速繞我們的太陽一圈只需要14.5秒,可以想像盾牌座uy是多大了,我們要是在上面打電話起碼有9個小時代延遲。



如果把它和我們的太陽互換,那麼其大小可以佔滿火星軌道以內的所有空間,也就是說到時候地球金星和水星早就被燒化了。


宇宙探索未解之迷


問題中並沒說明最小最大指的是體積還是質量,天文學家最看重的是天體的質量而不是體積,下面就從質量方面說一下恆星的大小。

據科學研究,理論上恆星的質量下限是0.08個太陽質量,低於這個質量的天體內部就不會產生氫核聚變成為主序星,而只會成為一顆褐矮星。

實踐上,天文學家曾在2017年7月17日宣佈在銀河系內發現一顆距地600光年的恆星,編號為EBLM JO555 57Ab。它的體積僅為木星的84%,與土星相當。質量為木星的85倍,為0.081個太陽質量,極為接近恆星質量下限。

實際上質量是恆星結構和恆星演化的決定性因素,搞清恆星形成和演化原理就明白恆星為什麼會存在上限和下限。並且也容易判斷恆星質量的下限和上限。

天文學家和宇宙學家對恆星的演化原理和細節已經搞得比較系統了。象太陽這些恆星都是起始於星系中的氫分子云,


當這些分子云的質量超過系統的金斯質量或受附近震波干擾造成氣體密度升高時,氣體的熱壓力抵抗不了氣體的引力,分子云就開始坍縮,坍縮過程中內部溫度不斷上升,熱壓力隨之升高,但仍然抵抗不了氣體的引力,分子云繼續收縮,直到內部溫度達到氫核聚變的壓力和溫度,氫元素被點燃,收縮暫停,一顆恆星就誕生了。


人們就把內部主要為氫核反應的恆星叫主序星,所以這裡就存在一個恆星最低質量的限制――即如果分子云質量坍縮產生的熱壓力剛好抵抗不了氣體引力而能點燃氫元素時氣體的質量就是恆星的質量下限。低於這個質量的星體也能形成,但其中央溫度不高,不能進行核反應,只能依靠引力收縮釋放能量,到目前沒發現低於0.08個太陽質量的主序恆星。

至於恆星質量上限肯定是有,但眾說紛紜,理論上限很不確定。

從恆星內部的核反應開始,與引力對抗不僅是熱壓力,還有輻射熱量導致的輻射壓力,質量越大的恆星內部核反應速度越大,溫度越大,內部產生的輻射壓強越大,當溫度達到很高的一個值時,氣體的壓力加上輻射的壓力就會超過引力的束縛,恆星就會膨脹,當然氣體壓強會隨著體積增加而減小,但如果氣體壓強減小到0時,壓力仍然和引力不平衡,恆星就會解體,重新變成一團氣體。所以肯定存在恆星質量上限。有人計算出60――100個太陽質量是恆星上限。但在實際觀測中發現了200個太陽質量的恆星。還有證據表明,在大麥哲倫星系中有一個超大質量恆星R136a,有相當於3000個太陽的質量。


由於宇宙結構非常複雜,恆星演化理論還待發展完善,所以目前還不能非常確定恆星質量上限。

如果從體積上說,宇宙中已知最大恆星是盾牌座UY紅超巨星

盾牌座UY的直徑是太陽的1700多倍,體積是太陽45億倍。但質量僅為太陽的32倍。

當然如果黑洞也算恆星的話,那目前已知最大的黑洞是TON618。

它是一個類星體的中心,質量為太陽的660億倍,是太陽亮度的140萬億倍,比整個銀河系都亮。體積(視界)也最大,是盾牌座UY的500萬倍。史瓦西半徑近2000億公里,是盾牌座UY的167倍。



物原愛牛毛1


答:目前人類觀測到的最小質量恆星,是太陽質量的7.21%;最大質量恆星,是太陽質量的265倍。


恆星理論質量

在恆星演化理論中,天體質量幾乎決定了天體的性質,比如:

(1)一顆行星超過13倍木星質量後,內部的溫度和壓力將使得氫元素髮生聚變反應,但是反應過程十分緩慢,無法形成真正的恆星,這類天體叫做褐矮星;

(2)褐矮星質量繼續增加,超過大約77倍木星質量(約為太陽質量的7%)後,內部的核聚變反應將徹底點燃,成為一顆真正的恆星;

(3)恆星質量繼續增加,內部核聚變也將更劇烈,恆星的壽命反而會變得更短,理論上恆星質量上限約為300倍太陽質量(該數據目前還沒有定論),質量過大後恆星將塌縮為黑洞。


2MASS J05233822-1403022

以上編號簡稱J0523,是人類目前發現的最小質量恆星,質量是木星的77倍,是太陽的7.21%,體積是木星的87%,表面溫度為1800℃,距離地球40光年。


J0523雖然距離地球不遠,但是亮度非常暗,直到2014年,科學家們才發現它的存在;J0523幾乎已經是恆星質量的理論下限了,如果質量再小一點,J0523將無法形成恆星,只能算是褐矮星。

也正是由於J0523恆星的質量很小,所以內部的核聚變反應相對於大質量恆星來說慢很多,而J0523的理論壽命,將達到數百萬億年,遠比我們宇宙年齡長。


R136a1

恆星R136a1,是目前人類發現的最大質量恆星,是太陽質量的265倍,體積是太陽的32倍,表面溫度高達5萬度,距離地球16.3萬光年,位於大麥哲倫星雲內的R136超星團。

因為R136a1的質量太大,所以內部核聚變反應非常劇烈,消耗質量非常快,壽命也只有幾百萬年的時間,目前R136a1的年齡為80萬年。


恆星質量分佈

在天文學中,有一個恆星質量和數量的分佈規律,就是質量越大的恆星數量越小,統計數據上形成一個類似金字塔的結構,如下圖

所以在我們宇宙中,小質量恆星是遠遠多於大質量恆星的。


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艾伯史密斯


恆星是我們這個可觀宇宙的主體,恆星組成了星系,星系組成了宇宙。

銀河系是我們太陽系的母星系,由1000億~4000億顆恆星組成。我們太陽系的主宰老大~太陽,是銀河系中一顆中小型的恆星,叫黃矮星,直徑為139.2萬公里,質量為1.9891x10^30公斤。

恆星是宇宙中能自身發光發熱的天體,是由引力凝聚在一起的一顆球型發光等離子體。恆星之所以發光發熱,是基於其中心巨大的引力壓力激發了核聚變,爆發出巨大的能量來抵抗壓力,使恆星處於一段時間的穩定狀態,這個階段就是恆星的主序星階段。

科學觀測和研究證明,能夠點燃中心核聚變的恆星質量至少要有太陽質量的0.07~0.08倍。

因此最小的恆星就是太陽質量7~8%的恆星,這種恆星光譜為M型,叫紅矮星,表面溫度在2000度到5000度。

劍橋大學一個研究小組發現一顆名叫EBLM J0555-57Ab恆星,曾經認為是有史以來最小的一顆恆星,半徑只有木星的84%,質量卻有木星的81倍,剛剛達到最小恆星理論值多一點點,為0.081個太陽質量。

但這個發現被一顆叫做2MASS J05233822-1403022(J0523)的恆星打破了,這顆恆星只有太陽質量的7.21%,是木星質量的77倍,是一顆距離地球40光年的M型光譜的紅矮星,直徑比木星還小,表面溫度只有1800度。

這個發現打破了原定的恆星質量必須達到8%太陽質量的界限,也打破了紅矮星表面溫度在2000度以上的界限。因此現在科學界認為,恆星的質量的下限為太陽質量的7.21%,木星質量的77倍。

最大的恆星有質量最大和體積最大,但恆星的性質還是以質量來劃分。

我們人類把太陽質量當作宇宙中衡量恆星質量的一個標尺。

目前已知的最大質量恆星是R136a1,是一顆偽沃爾夫-拉葉星,這顆恆星位於大麥哲倫星系的蜘蛛星雲中,距離我們16萬多光年,因此它不是銀河系裡的恆星。這顆恆星的質量達到太陽質量的265倍,其亮度是太陽亮度的871萬倍。

目前已知最大體積的恆星是盾牌座UY,是一顆紅超巨星,距離地球約9500光年,是銀河系裡的恆星,其質量為太陽的32倍,半徑卻是太陽的1700多倍,可以裝下近50億顆太陽。這顆星的亮度為太陽的34萬倍。

大質量恆星的質量是有上限的,超過上限就會極不穩定,難以維持。這個上限理論叫埃丁頓極限。

恆星質量是有上限的,越大的質量由於其中心核聚變速度越快,物質消耗越快,壽命就越短。最大的恆星質量才幾百萬年。

埃丁頓極限理論認為,恆星質量超過太陽50倍,就不可能穩定,中心的過度輻射壓力與引力難以平衡,外圍的物質很難靠中心的引力來拉住,就導致質量的不斷損失。而且這種不平衡會導致恆星不斷的變化,成為一個變星。

R136a1自從形成以來就在不斷的損失質量,近百萬年來,已經損失了不少於50倍太陽質量,與太陽相比,損失的速度超過10億倍。這顆恆星的壽命只有300萬年,現在已經170萬歲了,還過130萬年就要壽終正寢,發生超新星大爆發,拋去大部分物質,中心收縮為一個黑洞。

而盾牌座UY雖然質量不是很大,但由於其體積澎脹得厲害,所以是一顆變星,光變週期為740天。其壽命約有1000萬~5000萬年,只有太陽壽命的幾百分之一。

我們的太陽是一顆中小質量的恆星,屬於G型光譜的黃矮星,這種恆星在銀河系佔有3%的份額,壽命100億年左右。

太陽現在的年齡在50億歲左右,還有50億年的主序星壽命。壽命最長的紅矮星可以達到萬億年,因此是一種以宇宙同壽的恆星。

太陽只是銀河系裡數千億顆恆星的一員。

科學界估計,宇宙中有幾萬到10萬億個星系,一個星系的恆星都有千億顆,所以宇宙恆星太多太多了,無法數清。但這些可見物質只佔有宇宙質量的4.9%,有95.1%的質量是看不見的暗物質和暗能量組成。

以上只是科學界現在對宇宙已經得到的一些認知,人類對宇宙的認識還會不斷的發現和深化,是一個永無止境的過程。

時空通訊觀點,歡迎點評討論。


時空通訊


宇宙之大,無奇不有。對於恆星,沒有最小,只有更小,同樣,沒有最大,只有更大。

已知個頭最小的恆星是倫敦時間2017年7月11日,劍橋大學一個研究小組剛剛宣佈,發現有史以來最小一顆恆星,名叫EBLM J0555-57Ab。

它到底有多小?

半徑只有木星的84%,跟土星相當。

但它是正兒八經的恆星,不是棕/褐矮星而是一顆紅矮星。

因為它的質量很大,約是木星質量的84倍。剛好超過棕/褐矮星的臨界質量,而成了一個內部核聚變穩定的紅矮星。

由此可見,恆星的大小,更取決於它的質量。

紅色的就是EBLM J0555-57Ab。

而已知質量最大的恆星是銀河系的伴星系之一的大麥哲倫星雲中蜘蛛星雲裡的R136超星團內的藍特超巨星R136a1。其質量高達265個太陽質量。

但它的直徑並不大,只有太陽直徑的約35倍,因為它現在還處於主序期。但由於它巨大的質量,它的壽命可能只有300萬年左右。之後,R136a1將進入“超新星爆炸”階段。至於能否最終形成“黑洞”,還有待觀測。



已知質量最大的藍特超巨星R136a1。

而體積最大的,是紅特超巨星盾牌座UY,

紅特超巨星,是離開了主序期,正在死亡的恆星。他們本身的質量並不十分驚人。盾牌座UY的質量只有太陽的32倍,但其直徑卻長達2,375,828,000公里,超過了太陽到木星的距離,接近土星軌道。

目前,盾牌座UY正處於“超新星爆炸”階段,其內部正在形成中子星/超緻密中子星或者黑洞。



已知體積最大的天體:盾牌座UY

至於宇宙中還有沒有更大的天體,還有待觀測。


陌上雲白


宇宙浩瀚無垠,宇宙中的星球數不勝數,光是銀河系中的星球就有數千億顆,人類探索宇宙的視野有限,我們能夠看到的宇宙不及其萬分之一,但是哪怕是這麼一點比例也夠我們觀察很久了。

目前為止發現的最大的恆星或許是大犬座VY,它是一顆位於大犬座的超大恆星,距離地球約為3900光年,質量在太陽的20倍,但是直徑卻達到了太陽的1400倍,可以說是龐然大物了。


但是還有比這更大的,那就是盾牌座UY,其體積遠大於大犬座VY,其直徑或許達到了太陽的1700倍,當然了這也並不確定,因為盾牌座UY周圍佈滿了氣體和塵埃,難以觀測到具體的大小。況且盾牌座UY的壽命也是比較短的,體積也在縮小。

大體積的恆星在其壽命將盡的時候,在自身萬有引力的作用下會發生塌縮,進而有變成黑洞的可能性,但是對於大犬座VY來說,由於其體積雖然遠遠大於太陽,但是其密度卻不大,所以它也沒有成為黑洞的可能性,但是卻因為自身體積過大,內部核反應更加頻繁,所以壽命也不會很長。一般來說體積非常大的恆星也就是壽命將盡的恆星在紅巨星階段有的狀態,太陽將來也會劇烈膨脹,最終形成的紅巨星將會把地球也吞噬掉,而太陽的直徑也會膨脹兩百倍。



已發現的最小的恆星是2MASS J0523-1043,名稱有點長。它是一顆紅矮星,無論是質量亦或是半徑都是恆星中最小的,其位於天兔座,距離地球40光年,其半徑僅有5.98萬千米,僅為太陽的0.086倍,不足地球的十倍,和土星的大小相當。其實這已經接近恆星質量的下限了,如果質量更小的話,那麼它將沒有足夠的質量來壓縮核心,進而產生引發核聚變反應,這樣的話就不能稱之為恆星了。這顆恆星亮度也是比較暗的,但是有一個好處就是因為質量過小的緣故,這顆恆星的壽命將會很長,太陽的壽命為100億年,但是這顆小恆星的壽命將會達到上萬億年,或許等到宇宙毀滅的時候它還存在呢。


鏡像宇宙


俗話說,沒有對比就沒有傷害。太陽質量相當於33萬個地球,對於生活在地球的我們來說,地球都是何其龐大的,由此太陽甚至不能想象。

我們的太陽屬於恆星,恆星數量整個宇宙是無法估量的,單單我們銀河系就有1000億到4000億顆,太陽只不過是再普通不過的其中一員。

恆星由於是自身產生核聚變的天體,所以再小,質量也必須具備核聚變的條件,這個臨界值大約為木星質量75倍。也就是說一個星體最少都要達到這個質量,才具備聚變條件。太大也不行,質量太大,恆星劇烈的核聚變會使自身不穩定。



目前,觀測到的最小恆星是2014年科學家在距離地球40.3光年的天兔座發現的一顆紅矮星,被命名為J0523。這顆紅矮星小到什麼程度呢?直徑只有12.5萬千米,相對而言,我們的木星直徑14.3萬千米,甚至比木星還小。但質量是木星77倍。



它的亮度僅有太陽的1/8000,表面溫度只有大約1800℃,要看它必須藉助相當精密的天文望遠鏡才能看到。夜空中,我們肉眼能夠看到的星星(恆星),哪怕最微弱的一顆,亮度也有它百萬倍。它可以說是名符其實最小的,剛過恆星臨界值。

要說最大,質量最大為麥哲倫星系蜘蛛星雲的R136a1。估計它的質量在265-315倍太陽質量 。它的亮度亮度是太陽的871萬倍。很難想象它竟然有如此大的質量,超乎想象。要知道,這顆恆星推翻了以前科學界普遍認為恆星極限不會超過200倍太陽質量的結論。因為恆星如果太大自身很難保持穩定。



體積最大的當屬著名的盾牌座uy。這是一個名符其實的巨無霸。距離地球5100光年的盾牌座。直徑達23.77億公里。最少都是太陽的1400多倍。


其規模是如此之大,如果將盾牌座UY取代太陽放在太陽系的中心,包括別說地球,木星都將不復存在。因為它的直徑連大到木星軌道都不夠放。以光速環繞這顆恆星的赤道一週需時9小時以上,而光環繞太陽赤道一週僅需時14.5秒。體積可以容納45億個太陽進去。


光年之外zyn


其實宇宙之大,我們又怎能知道最大,最小。地球直徑約13000km

只能說已知的最小恆星之一是2MASS J0523,直徑125000km.直徑約為地球10倍

最大的恆星之一是盾牌座紅超巨星UY Scuti,直徑約2500000000km,直徑約為地球192300倍,就是說光從這個恆星一邊跑到另一邊也得花上2個小時20分鐘左右,而光從太陽跑到地球只需要8分鐘。

以上都是隻能說已知。所以準確來說沒有最大隻有更大。光3×10^8米/秒。上面最大的恆星光2個小時跑完,可一個銀河系中有數以萬計的恆星,而銀河系本身的直徑就可以達到10萬光年,也就是光從一段到另一端得跑花10萬年!!

而數以億計的這樣的大星系組成超大的星系網,銀河系不過裡面的一粒沙!!

再由無數的超大星系網我們稱為宇宙!!!

而現在,宇宙外面,又有了多元宇宙。所以,,這個問題,沒有答案。


銀河系
哈勃望遠鏡的星系圖


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