首页 > 冷门知识 > 关键词:冷门知识  日期:2021-07-10 23:20:10

迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星

如果我们用手拿起一只装着水银的杯子,会感觉它非常重,简直超出了我们的想象。这是因为水银的密度非常大。水银的这一特性,使得它成为人们研究和关注的对象。有的读者可能会想,在宇宙中,是否也存在这样的物质呢?答案是肯定的。下面,我们就来看一下,迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星。

这个星体就是天狼星附近的一颗小星。在讨论这颗小星之前,我们插一句题外话。我们早就知道天狼星的运行轨迹并不是直线,而是一条曲线,如图所示,也正是这个原因,很早的时候,天文学家就对天狼星产生了浓厚的兴趣,并对它进行了专门的研究。

图 1793~1883年,天狼星在众星中的运行路线。

时间到了1844年,海王星还没有被发现,德国著名的天文学家贝塞尔提出了一个推论:在天狼星的周围,肯定存在一个伴星,而且,在这个伴星引力的作用下,天狼星的运行轨道发生了改变。但直到他去世,这个推断都没有被证实。到了1862年,天文学家通过望远镜发现了他提到的这颗伴星,至此,他的推论才被证实。

后来,随着人们的不断研究,更多的人知道了这颗伴星的存在,而且,在它的身上还发现了一种非常奇特的现象,甚至说有些荒唐,这在宇宙中从来没有发现过。所以,天文学家进行了很多次试验,结果发现:这颗星所含的物质,比同体积的水差不多重60000倍,一杯这颗星的物质大概重12吨,这得用一节货运火车才能拉得动!

在天文学上,这颗被称为“天狼B”星,它绕主星旋转一周的时间大概是49年。在亮度上,它的星等只有8~9等,也就是说,它是一颗暗星。但是,它的质量非常大,差不多是太阳的0.8倍。它与主星的距离大概等于海王星到太阳的距离,也相当于地球到太阳的20倍,如图所示。如果把它与太阳进行深入比较,我们会发现它还有以下特征:如果把太阳放在天狼星的距离上,太阳的星等是3等。如果把这颗星放大,使其表面跟太阳表面之比等于二者的质量之比,那么,这颗星的亮度就会和一颗4等星差不多,而不是8~9等。

图天狼星伴星绕天狼星运行的轨道。天狼星并没有在这个椭圆形轨道的焦点上,椭圆形轨道也因为投影的原因发生歪曲,所以我们看见的轨道平面是倾斜的。

起初,天文学家认为,可能是由于这颗星的表面温度太低了,所以无法发出足够的光,以至于看起来很暗。并且认为,这颗星的表面覆盖着一层固体的壳,所以,又把这颗星称为冷却的太阳。在很长一段时间里,人们都认可这种看法,直到几十年前才发现,虽然这颗星的亮度不高,但它并不是“冷却的太阳”或者“即将熄灭的恒星”,它的表面温度甚至比太阳还要高得多。它之所以看起来比较暗,是因为表面积比较小。

天文学家们通过大量的计算得出:这颗星发出的光是太阳的

根据前面我们讲到的光与半径的关系,得出它的半径应该为太阳的

,即

。也就是说,天狼星伴星的体积是太阳的

,而质量却达到了太阳的

,可见这颗星的密度极大。此外,有的天文学家甚至得出了更精确的计算结果:这颗星的直径为40000千米,因此它的密度大概是水的60000倍,如图所示。

“警惕些吧,物理学家们,你们的领域要被侵犯了。”这是开普勒曾经说过的话,尽管他当时另有所指,但是,这句话放到这里同样适用。在固体状态下,普通原子中的空间已经非常小了,再对里面的物质进行压缩几乎不可能。即便是现在,在普通条件下,也很难想象这么大的密度。实际上,物理学家也从来没有想象过这样的事情。

图天狼星伴星的物质密度大概是水的60000倍,几立方厘米的物质的质量相当于30个人的质量。

这样只有一种可能,就是所谓“残破的”原子——失去了绕核转动的电子——在起作用。从大小上来说,一个普通原子跟一个原子核相比,就像一所大房子跟一只苍蝇相比。原子的质量主要在原子核上,电子几乎没有质量,如果原子失去了电子,它的直径大概会缩小到原来的

,但它的质量几乎没有减少。所以,在星球受到极大的压力时,作为核心的原子核会以惊人的幅度相互靠近,这种幅度非常大,甚至达到了普通原子间距离的几千分之一,于是就使得星球的密度变得非常大,进而形成了一种密度极大的物质。随着对这一现象的深入研究,人们发现了越来越多的类似物质。例如,有一颗12等星,它的大小并不比地球大,但它所含物质的密度达到了水的400000倍。“天狼B”星跟这颗星相比,密度小多了。

这还不是密度最大的。1935年,在仙后座里,天文学家发现了一颗13等星。这颗星的体积大概是地球的

,质量却比太阳还大,大概是后者的2.8倍。如果用普通单位表示,每立方厘米这种物质的质量是36000000克,这大概是“天狼B”星的500倍。换句话说,1立方厘米的这种物质,在地球上重36吨,这一密度是黄金的。我们知道,原子核的直径只有原子直径的

,所以,它的体积不会超过原子体积的

。从理论上来说,如果物质只有原子核,那么,刚才提到的星体密度是可能存在的。比如说,1立方米金属所含的原子核体积大概是

立方毫米,如果所有的质量都集中在这么小的体积上,这块金属的密度就会非常大,计算后可以得出,1立方厘米这种物质的原子核大概重1000万吨,如图所示。

图 1立方厘米的原子核的质量相当于大洋上一条轮船的质量,当原子核排列紧密时,1立方厘米的原子核甚至可达到1000万吨。

在浩瀚的宇宙中,有很多奇异的事物。若干年前被认为不可能的事情,随着科技的发展和人们视野的扩大,很多都变成了可能。比如说,以前人们以为,密度比白金大几百万倍的东西不可能存在。现在,这一说法不得不进行修正。

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