大熊524

宇宙中会不会存在直径达1光年的恒星？

有句俗话说的很好，“林子大了什么样的鸟都有”，那么是不是可以引申到“宇宙大了什么样的天体都有呢？”，当然这是一个脑洞问题，但更是一个科学问题，我们必须以科学的手段来确定下到底有没有这样的恒星？

一、宇宙中最大的恒星和最重的恒星分辨是哪颗？

这也许大家就脱口而出啦，毕竟那么多科普已经让各位滚瓜烂熟了！

1、最大的恒星：盾牌座UY

2、最重的恒星：大麦哲伦星系蜘蛛星云R136星团中的R136a1

盾牌座UY的直径与土星公转轨道差不多，达到了19天文单位左右！

最重的R136a1的质量则达到了太阳的256倍！

两者都是宇宙中犹如天王一般的存在！无论是哪个在太阳系中是没有藏身之所的！

二、为什么最大的恒星不是最重的恒星？

这个问题非常好，与常见的物体体积和质量成正比的符合大致规律不一样，恒星是以发展阶段为区分标准的，同一个阶段内，质量和体积大致成正比，但不同的阶段就千差万别了！

上图是表现恒星演化与发展的赫罗图，从中我们可以发现一个规律，中等恒星在脱离主序星阶段后会走向红巨星，这和恒星的结构有关系，在大质量恒星（9倍-40倍太阳质量）中有一个比较厚的辐射层，这导致核聚变后的物质无法通过对流输送到恒星的各处，在脱离主序星后的氢元素将在内核的外层燃烧，内核氦元素将会逐渐坍缩以加热到更高的温度直至点燃氦元素的燃烧阶段，剧烈的燃烧将会使恒星将会极度膨胀！而在2.5倍太阳质量以内的恒星则无法在收缩阶段燃烧，只能在坍缩-燃烧（氦闪）-膨胀这样周而复始直至耗尽燃料！

因此最大的恒星是恒星的一个膨胀发展阶段，而且反而是其密度最低的阶段，因此最大的恒星与最重的恒星并没有关系！

三、超级蓝特超巨星会膨胀成比盾牌座UY更大的红巨星吗？

上文说明了9-40倍太阳质量之间的恒星有一个辐射层是膨胀成红巨星最关键的那层气球膜，因为足够厚，因此它可以阻止对流到表面，但超过40倍太阳质量的恒星的整个对流程占了恒星的大部分，而辐射层却很薄，因此这个级别的恒星并不会经过红巨星阶段，而是在未来的铁核坍缩中以Ib或者Ic超新星爆发的形式结束自己的生命，而内核将会坍缩成一个黑洞！

四、恒星能无限大吗？

很多朋友会认为，无限大的恒星会坍缩成黑洞，这肯定没错，但这并不是最准确的答案！因为恒星本身的机制不会出现无限大的恒星！因为恒星会发光，会产生辐射压！因此各位会发现恒星的密度其实并不高，比如太阳的密度只有1.409克/立方厘米，即水的1.41倍左右，这是因为在恒星辐射压的支撑下，与引力坍缩在某个程度平衡了！因此暂时太阳并不能继续缩小，当然它暂时也无法扩大！那么它会在什么时候膨胀扩大呢？

大约在20-30亿年后，即在更猛烈的氦元素燃烧阶段，将会产生超强的辐射压，将外层气壳向外推，直至脱离恒星引力的束缚最重成为行星状星云！这就是红巨星阶段，但质量过大的恒星本身辐射压就会达到一个阀值，即引力坍缩能所能束缚的极值，如果超过这个值，那么恒星就会在强烈恒星风（辐射压）的作用下大幅丢失质量，最终导致恒星质量锐减！而这个就是爱丁顿极限，这个极限是太阳质量的150倍左右！

恒星质量的上限已定，红巨星的上限质量也已定，所以一光年直径的目标恒星不可能达到的，因为距离质心过远，密度过低，那么几近于星云物质，当然黄矮星未来的行星状星云可以到达这个规模，但此时早已过了恒星的阶段！

星辰大海路上的种花家

1光年就是9万4千六百零八亿千米，是太阳直径的680万倍。如果是一个一光年的球体，则体积是太阳的3.14*10^20倍。假入真的有这么一个恒星的直径是这么大，那么它的史瓦西半径将是太阳的3.14*10^20倍，即：3km*3.14*10^20=9.9亿光年。

我们都知道，史瓦西半径是物体形成黑洞后尺寸的大小。物体的史瓦西半径大于物体自身的尺寸，说明他就是一个黑洞。而上述我们计算出来一光年的恒星，史瓦西半径竟然达到9.9亿光年，远远大于自身的直径。这说明根本就不存在这样的恒星，只能够是黑洞才行。

当然了，我们可以通过一个公式来粗略计算恒星的质量和体积上限。恒星的极限状态就是史瓦西半径等于自身的半径，这样，假设其直径是太阳的n倍（太阳史瓦西半径是3km），则有：

3n^3=1392000n

解出来n=681。

所以，恒星的直径最大可以达到太阳的681倍，即9.47亿千米，约0.0001光年，不可能是1光年。

科学探秘频道

从理论上而言，宇宙中不可能存在直径达一光年的恒星，目前天文学家也并没有在宇宙中观测到直径达到一光年的的恒星。

已知宇宙中直径最大的恒星是盾牌座UY

盾牌座UY是现今人类发现的直径最大的恒星，直径大约23.8亿千米，它的直径是太阳直径（太阳直径大约140万千米）的1700多倍，距离地球大约5000多光年。尽管其体积非常巨大，但质量仅为太阳质量的7~10倍。

盾牌座UY究竟有多大呢？地球到太阳的距离不过1.5亿千米，太阳光传播到地球上需要8分钟。如果将盾牌座UY放在太阳系中心，它的表面位置将会超过木星轨道、逼近土星轨道。以土星到太阳的平均距离算，太阳光传播到土星大约需要1小时19分钟。

一光年大约9.46×10^12千米，将盾牌座UY的直径换算成光年仅为0.00025光年，连一光年的万分之三都不到。

如果存在直径一光年的恒星，那它究竟有多大？

从太阳引力的有效作用范围来看，太阳系的半径大约2光年。太阳到奥尔特云的距离差不多就是一光年，是太阳到比邻星距离的1/4。如果真的存在直径为一光年的恒星，太阳系内除了奥尔特云以外的所有物质都会被它所吞并。

（奥尔特云在太阳系中的位置）

恒星内部的物质分布并不均匀，是呈阶梯状分布的，在引力的作用下越靠近中心，密度越大，压力也就越大。主序星阶段的恒星的平均密度都差不多，太阳目前就处于主序星阶段，太阳的平均密度大约1400kg/m^3，比水的密度略高。

在宇宙中大质量恒星数量比较稀少。以银河系来看，大约70%以上都是红矮星。我们的太阳是一颗黄矮星，红矮星是一类质量比太阳质量还小的恒星。总体上来说，太阳的质量在宇宙中处于中等偏上的地位。

（红矮星）

直径一光年的恒星的体积为4.4x10^38立方千米，恒星平均密度按太阳的平均密度1.4x10^12kg/km^3来算，其质量为6.2x10^50千克。银河系总质量为4.2x10^41千克，这么看来它比银河系的总质量还要大十几亿倍。是不是感觉到有点匪夷所思，可事实就是这样的。

由此可见，宇宙中根本不可能存在这样的恒星。在这么小的空间内集中这么大的质量，还没有成长到一光年就已经坍缩成黑洞了，而且很有可能会形成宇宙中质量最大的黑洞。

为什么恒星的直径存在上限？

恒星的体积越大，质量也就越大。由于恒星的质量不可能无限增长，因此恒星的直径必然存在上限。

恒星是由星云形成的，恒星的理论质量上限大约为太阳质量的150倍，这个极限被称之为爱丁顿极限。爱丁顿极限是指，在球对称前提下恒星的发光强度极限。它是根据恒星的引力与辐射平衡状态下计算得出的结果。

恒星的质量越大，内部的压力也就越大，核反应也就越剧烈。当恒星内部核聚变产生的能量源源不断的向外传输时，恒星外层物质在这些辐射的推动下，动能增加、运动速度会变快，当超过了恒星引力的束缚极限时，也就是超过了恒星表面的逃逸速度，最终恒星的外层就会解体。

目前天文学家在宇宙中观测到的质量最大的恒星大约是太阳质量的260倍，这么大质量的恒星应该是两颗恒星合并后产生的，这在宇宙中是很少见的。

目前人类发现的宇宙中质量最大的恒星是一颗编号为R136a1的恒星，它距离地球大约16万光年。据科学家估计，这颗恒星的质量大约是太阳质量的260倍，半径大约是太阳半径的30倍。这颗恒星位于大麦哲伦星云中。

（宇宙中不同类型的恒星，体积对比示意图）

如果260倍太阳质量分布在直径为一光年的球体中，这样的密度根本不足以引起核聚变反应，也就形成不了恒星了。

宇宙中不仅不可能存在直径为一光年的恒星，直径为一光年的星球也是不可能存在的。

通过上面的数据计算，即使密度比水略小，直径一光年的星球质量仍然大的惊人。因此宇宙中不可能存在直径为一光年的星球。所谓的星球就是具有稳定形态的球状天体。

据哈勃望远镜观测，几乎所有星系中心都存在超大质量黑洞。不管是体积还是质量，理论上来说黑洞可以无限制的增长，而且黑洞与黑洞之间还会发生合并。黑洞的胃口几乎是无限的，像一个无底洞，可以吞噬周边所有的物质。不过目前人类还没有发现直径达到一光年的黑洞。

（银河系中心就存在一个超大质量的黑洞，与地球相距2.6万光年，约为太阳质量的400万倍）

一颗走到生命尽头的巨星（恒星的晚期阶段）会发生坍缩﹐如果坍缩之前质量大于奥本海默极限（大约3倍太阳质量以上），就很有可能会不可避免的坍缩成一个黑洞。未来的宇宙可能就只剩下黑洞了。

总结

恒星的质量和体积不仅存在上限，同时也存在下限，宇宙中的恒星质量通常不能小于0.08倍的太阳质量，恒星的体积自然也是有下限的。恒星的质量太小，不足以引发核聚变质量；质量太大了，会发生坍缩。

科学探索菌

我们的太阳在未来膨胀成红巨星之后，体积可以膨胀到火星轨道附近，而盾牌座UY作为红超巨星，日过把它放到太阳的位置上，那么直径就能吞噬木星轨道，盾牌座UY能容纳45亿个太阳或者2亿亿个地球！

我们目前发现的最大的就是盾牌座UY，直径也远远不到一光年，事实上宇宙中不会有任何一颗恒星直径可以达到一光年，因为恒星的体积和质量在大到一定程度后，就会被自身的引力所压缩，质量和体积越大的恒星压缩的越厉害，最后被压缩成一个黑洞。

我们的宇宙中的恒星一辈子都在受引力的制约，引力是恒星燃烧的帮手，也是毁灭恒星的凶手，恒星的体积和质量决定它的引力，直径一光年的恒星只能被自身的引力给压成黑洞，理论上就是一块巧克力，只要它的体积和质量足够大，那么就都能变成黑洞。

其实宇宙中的确有直径一光年甚至几十光年的天体，这种天体就是恒星他妈，星云。

星云作为一种稀薄分子构成的天体，整体体积完全可以达到几十光年，也正因为如此，星云只能从足够远的地方被看到，近距离的话是看不全的，星云之所以横跨几光年也是因为它足够稀薄。

宇宙探索未解之迷

恒星的尸体可以扩张到一光年甚至更远范围的宇宙空间中。

图示：蟹状星云，直径12光年，还在扩张之中，一颗超新星爆炸后产生的星云。

但当恒星还是一颗恒星的时候，它具有理论上的最大体积，可由天体物理学计算出来，这个体积远远小于直径一光年的球体。而天文学家的实际观测也没发现直径达到一光年的恒星呢。

已知恒星中直径最大的是一颗红超巨星

盾牌座UY，一颗即将死亡的恒星，目前它的直径达到24亿公里，这看起来是个很恐怖的数字，但如果把它和我们的太阳替换一下，那么这颗红超巨星将吞没水星，金星，地球，火星，木星，只有土星能够幸存。

图示：盾牌座UC换到太阳的位置

至于我们自己的太阳，在变成红巨星之后，大概能扩张到地球附近，很可能无法吞没地球。

图示：太阳成为红巨星的时候

那么要是按光传播的时间来计算，太阳系内的天体离太阳有多远呢？

首先地球离太阳大约八分钟光程，看到了吗？八分钟而已。一旦用光速来衡量距离，你就会发现太阳系内的行星离太阳很近的。

那土星离太阳有多远呢？

按土星的远日点1,513,325,783千米计算，土星离太阳最远的时候大概光需要走5044秒，大约1.4小时，可以说成1.4光时，距离光走一天的时间都差得远，更不要说光走一年时间了。

哪些因素限制着恒星的体积？

首先是恒星的总质量，率先验证爱因斯坦广义相对论正确性的天体物理学家爱丁顿最先算出，恒星的最大质量不能超过150个太阳质量，如果超过150倍太阳质量，那么过于强烈的核聚变反应产生的辐射压将超过引力的约束，将多余的质量给吹走！

那么我们可以计算一下，150倍太阳质量假如分散在一光年直径的球体中，它的密度是多大呢？在这样的密度下，它能够起动热核反应，让它成为一颗恒星吗？

球的体积公式是

一光年大约等于9.46万亿千米，所以体积大约为1.348*10^38立方千米，而150个太阳质量为3*10^32千克，这样的一个天体其密度只有2.22*10^-6千克/立方千米

相当于2.22*10^-12克/立方米

相当于2.22*10^-18克/立方厘米

而恒星密度（平均密度）的最低要求是0.01克/立方厘米。因此150太阳质量的氢和氦要是扩散到一光年这么大的直径的球体中，根本无法行成一颗恒星，它就仅仅是一个星云而已，只有当它收缩自己的体积后，才能形成一个或多个恒星！

实际上，一个质子的质量都有1.67*10^-24克，上面计算出的密度，相当于每立方厘米的空间中只有大约百万个质子，这实在是过于稀薄了。

那么，让我们使用逆向思维来思考一下呢？

如果一个直径一光年的球体，拥有0.01克/立方厘米的物质密度，会形成一颗直径一光年的恒星吗？

还是不行，因为如此巨大的密度和如此巨大的体积将让这些物质飞快收缩塌陷成一个巨型黑洞，转换一下密度单位：

10千克/立方米

10^10千克/立方千米，

总体积是1.348*10^38立方千米

最终质量为1.348*10^49千克，相当于6.74*10^18个太阳质量，674亿亿个太阳，而我们现在发现的最大质量黑洞也才1960亿倍个太阳，只有千亿级别，而这个黑洞是百亿亿级别，相当于3500万个最大质量黑洞的质量，这将是个恐怖的引力怪物。毕竟银河系才1.5万亿个太阳质量，要是凭空多出这么多质量，相当于宇宙中凭空多出449万个银河系，这是什么概念？

据估算宇宙中的明物质的质量大约为10^80个质子，相当于10^53千克。而凭空多出万分之一的宇宙质量，可能会让整个宇宙塌陷！让宇宙停止膨胀开始收缩都不是没有可能喔。

图示：宇宙是膨胀还是收缩与宇宙总质量密切相关，不过当前的测定告诉我们宇宙在加速膨胀，这是个很奇怪的现象，需要特别的解释。

提醒，150太阳质量的限制。

这个恒星质量的限制可能只适用于从星云到恒星的形成过程中，但如果两颗已经成型的恒星在后期发生合并，就能突破这个质量限制。

天文学家迄今观察到的质量最大的恒星出现在 大麦哲伦星系的蜘蛛星云中，这里至少有四颗恒星超越了150太阳质量的上限，其中质量最大的一颗恒星的编号是R136a1，估计质量为265 ~ 315 个太阳质量。它也是最亮的恒星之一，亮度达到太阳的871万倍！质量增加三百倍 可亮度增加了八百万倍，这说明这颗超大质量恒星的热核反应进行得非同寻常的剧烈，如果爱丁顿是对的，那么这颗恒星在它死亡前，其强烈的太阳风就会将构成它的大多数物质吹走。

如果这样的双星融合足够多，天文学家就将在150-300太阳质量范围内发现一系列巨恒星，可惜这种事情真的很罕见。迄今为止只发现了四颗，而在天文学家已经记录的多达数十亿颗恒星当中，它们的质量都小于150个太阳质量，所以，天文学家们依然相信爱，丁顿所计算出的恒星的质量上限依然是有道理的，超过恒星质量上限的恒星通常应该来自两颗太阳的融合。

那么我们的问题是，是否理论上允许许许多多的太阳融合在一起，形成一颗直径超过一亿光年的恒星呢？

这同样不可能发生，太多恒星融合只会直接将它变成一颗超新星，然后塌缩成黑洞。

宇宙中没有一光年大小的恒星，但却可以拥有直径超过光年的黑洞！当然黑洞的直径指的是它的视界范围，进入这个范围就连光都无法逃逸。我们甚至可以根据史瓦西半径公式计算这样一个黑洞的质量有多大呢。

图示：人类拍摄的第一张黑洞照片，M87黑洞，拥有65亿太阳质量，看看它的黑色区域，可以轻松装下太阳系。

裸猿的故事

可以肯定的是宇宙中不可能存在直径达1光年的恒星。

为什么这么说呢？我们先来假设一下直径为1光年的恒星其体积会是一个什么样级别的数值。

根据公式可得出这个直径1光年的恒星体积为：4/3*3.14*（9500000000000/2）^3=4.487E+38立方千米；

而作为宇宙中再普通不过的太阳，其体积为：4/3*3.14*（1392000/2）^3=1411549470720000000立方千米：

通过以上计算数值可得出，该假设直径为1光年的恒星体积约为太阳体积的317872611604465000000倍。

通常情况下恒星是由引力凝聚在一起的球型发光等离子体，在恒星的核心处由于在巨大引力作用下产生高温高压使氢元素发生核聚变反应，因此可以肯定的是，恒星的平均密度不会太小。以太阳为例，其平均密度为1.408×10^3 kg/㎥；

假设该恒星的密度与太阳相当，那么它的质量约为4.487E+38立方千米*10亿*1408=6.32E+50（kg）；

根据官宣资料显示，科学家估算出银河系总质量约为1.5万亿太阳质量，相当于4.1771*10^41kg。然而，在上述计算过程中，按照已设定的基本参数，在平均密度一样的情况下，该设定恒星的质量约为银河系的1512435964倍。

通过计算，这种比银河系质量还要大十几亿倍的恒星既不符合逻辑，也与现行对宇宙观测的实际情况相悖，因此直径达1光年的恒星是不可能存在的。

一般而言，以太阳为参照物，恒星的质量普遍在0.08~265太阳质量，而直径方面则为 0.1~1708太阳直径，相当于恒星的质量在1.59128E+29kg~5.271115E+32kg之间，直径则在139200km~2377536000km之间。

通过观察，在宇宙中也确实存在比太阳大或者比太阳小的恒星，离我们比较近且比太阳大的恒星有阿尔法双星、天狼星、南河三、织女星等，比太阳小的恒星则有比邻星，它的质量约为地球的4万倍，不及太阳质量的12%。

地理那些事

不会。恒星是否能稳定存在是受到下述这两个力的对抗关系来决定的：

1. 恒心自身物质产生的向心引力(向内吸引物质)
2. 恒星核聚变反应产生的离心辐射(向外抛出物质)

红矮星、白矮星的质量级别

如果恒星比较小，核聚变向外辐射的力量能够对抗引力的内收的力量，那么恒星便可以持续稳定地“燃烧下去”，直到某一天，聚变的材料耗尽，才会发生一定程度的坍缩，形成白矮星(质量小于1.44个太阳质量)，或者红矮星(质量小于0.8个太阳的恒星)。

黑洞的质量级别

在衰亡末期超过太阳质量一倍半的恒星，不能支持自身以抵抗自己的引力，将变成黑洞。这个界限质量称为钱德拉塞卡极限。

超新星阶段

如果恒星过大，那么引力直接就会占上风，塌陷情形会非常剧烈，但如果恒星内部还有大量核聚变原料如氢、氘、氚、氦等，会首先形成超新星爆炸，恒星会被喷射分裂成巨大的星云(大到可能成为整个星系的基础)。

如果大恒星没有太多核聚变原料，那么变成黑洞就是最合理的归宿了。

小宇堂

理论上不会存在直径一光年的恒星，目前发现体积最大的恒星是盾牌座UY，直径将近24亿公里。这是一颗位于盾牌座的红超巨星，如果把它放在太阳的位置上，它的边缘将会超过木星轨道，直逼近土星。

一光年指的是真空中光行走一年的距离，是距离单位，大约等于94600亿公里。所以目前已知最大的恒星直径差不多是一光年的四千分之一。最终这颗巨大的恒星将会经过一场超新星爆炸，变成黑洞。
图：一些已知恒星尺寸比较

按照现在的主流观点认为恒星是起源于于原始星云，这些星云可能是在宇宙大爆炸初期就已经形成的。形成后的恒星尺寸并非一层不变，而是处于一种动态平衡中。一般尺寸越大寿命越短，因为自身的引力塌陷效果很明显，核聚变的速率非常快。

如果恒星达到一定尺寸的时候，就难以继续吸引更多的星云物质，质量也不可能再继续增加。除非是那种恒星演化到生命后期经超新星爆炸，抛掉多于物质，形成星云，如果把整个星云看作一个天体，那么直径是远超一光年的。例如蟹状星云，中心是一颗脉冲星：

科学黑洞

虽然宇宙很大，包含了不计其数的恒星，仅银河系就有上千亿颗，但宇宙中是不会存在直径达到1光年的恒星。不仅现实中也没有发现过这样巨大的恒星，而且理论上也不支持这种恒星的存在。

恒星本身是从星云（主要来自宇宙大爆炸）中发生引力坍缩而来，聚集越多的星云，恒星的质量和体积也就会越大。但这并不意味着恒星可以无限增长，有一个极限会阻止恒星无限变大。

恒星不是永久性天体，它们本身处于一种动态平衡——流体静力平衡，有两种力量主宰着恒星。由大量物质聚集而成的恒星会产生很强的引力坍缩效应，自身重力会不断压缩自己。另一方面，受到强烈挤压的核心区域可以进行核聚变反应，由此产生的辐射压可以对抗引力坍缩。其中一种力量变强了，另一种力量也会随之变强，反之亦然。

理论上，如果只要有星云足够多，它们就会被恒星的引力不断吸收。但由于辐射压的存在，恒星不能无限吸积星云。当星云吸积足够多之后，强大的辐射压会阻止星云被引力吸收，引力拉不住星云，所以恒星就无法继续增长，这个极限被称为爱丁顿极限。

在目前已发现的主序星中，半径最大的只有太阳的几十倍，即数千万公里，远远小于0.5光年（4.7万亿公里）。而即便是从大质量恒星膨胀而来的红特超巨星，目前已知最大的半径也只有12亿公里，仍然远小于0.5光年。

根据一些模型，宇宙早期可能有一种极为庞大的恒星，它们被称之为类星。类星有别于现在的恒星，这种天体的内部是黑洞，外部是普通物质，所以它们是无法长久稳定存在的。据估计，类星的最大半径可达太阳的七千倍，即49亿公里，但这还是远没有达到0.5光年的程度。

火星一号

宇宙中是不存在直径达一光年的恒星的。

首先我们先来了解一下一光年有多大吧？一光年的距离就是光在宇宙中一年内走过的距离。这个距离是多少呢？大约是94607亿公里。太阳的直径大是1392000公里。一光年的距离大约是太阳直径的680万倍。如果宇宙中存在直径大1光年的恒星的话，它的直径大约是太阳的680万倍。目前人类已知的最大恒星叫盾牌座UY。它的直径大约是太阳的1708倍，即23.8亿公里。盾牌座UY的直径也就是0.00025光年。

恒星的平均密度是比较低的，就拿太阳来说，太阳的平均密度是每立方厘米1.4克，比水的密度稍微大一些。如果按照太阳的密度来计算的话，一颗直径为一光年的恒星它的质量大约是太阳的300万亿倍。宇宙中不可能存在质量这么大的恒信的。科学家经过计算认为恒星的质量一旦超过300倍的太阳质量就会坍塌成黑洞。而假象中的直径一光年的恒星质量已经远远大于了300倍太阳质量。

如果它要想不坍缩成一个黑洞的话那么它的密度又会非常的小。在宇宙中直径达到一光年，密度又极小的天体就只有星云了。因此，宇宙中不存在直径达一光年的恒星，只有直径一光年的星云。

關鍵字: 光年 宇宙 恒星