【十万个为什么——天文(五)】 为什么恒星世界也有“侏儒”和“巨人”
来源: 作者:科普工作队 发布日期:2014-11-13 00:00:00

为什么恒星世界也有“侏儒”和“巨人”
宇宙中天体大小真实比较(建议在WIFI下观看)
如果你看过英国作家斯威夫特写的《格列佛游记》,一定会对其中描写的 “ 小人国 ” 和“大人国 ” 印象深刻。在小人国里,普通人身高只有 15 厘米,相比之下,主人公格列佛好像金刚巨人;而大人国中什么都像被巨型放大镜照过似的,一株小草就高达 6 米,格列佛只好站在 9 米高的“矮桌 ” 上吃饭,还不时被桌上的面包屑绊倒 ……

当然这都是艺术想象,然而在恒星世界里,真有那样令人望而生畏的 “ 巨人”和比侏儒还小的 “ 小人 ” 。只不过,小说里大、小两个极端人物相比最多也只相差上百倍,不同恒星 “ 身材 ” 之间相差更为悬殊,体积之比可达上亿倍!

举例来说,太阳的直径将近 140 万千米,“身 躯 ” 内装得下 130 万个地球,但在恒星世界里,这样的个头实在算不了什么。很多恒星的体积都比太阳大。例如,仙王座 VV 星的半径是太阳的 1600 倍,体积是太阳的 40 亿倍,堪称恒星世界的超级 “ 巨人”。当 然,也有不少恒星比太阳小,直径可小到太阳的 1/10 。而演化到末期 的大质量恒星遗骸 —— 中子星,直径只有十几千米到几十千米,堪称恒星中的迷你级 “ 侏儒 ” 了。

恒星身材相差悬殊,它们的物质密度也千差万别。太阳的平均密度是 1.14 克 / 厘米3,不及地球密度的 1/4 ,在恒星世界里算是中等的;比如,人们熟知的天蝎座 a 星(中文名心宿二,又称为大火)是一颗红巨星,半径是太阳的 600 倍 ( 体积是太阳的 2 亿多倍),密度却只及太阳的 1/8600000 。又如,天狼星的伴星是一颗著名的白矮星,它的半径只有太阳的 1/140 ,而质量却和太阳相当,密度高达 3800 千克 / 厘米3。更有甚者, 20 世纪 60 年代,人们发现了快速自转的中子星 ( 脉冲星),它们的直径只有几十千米,可是密度却髙达数亿吨每立方厘米,真称得上是“骇人听闻 ” 了。

相对来说,恒星质量的差别要小得多。太阳的质量约 2xl0 30 千克( 2000 亿亿亿吨),是地球的 33 万倍,但在恒星中仅处于 “ 中游 ” 水平。恒星中质量最大的约为太阳质量的 120 倍,最小的约为太阳质量的 1/10 。
质量小于 0.08 太阳质量的原恒星,收缩时核心的温度永远达不到点燃氢热核反应所需要的 700 万开,因此不能成为主序星,而只能变成一颗褐矮星。
恒星的质量直接决定了引力收缩时恒星中心能够达到的温度,而这一温度又直接影响恒星内部热核反应的速度,因此,尽管恒星质量差别不算太大,可是恒星质量的大小,却决定了恒星的 命运。
