迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星

时间:2023-11-18 00:49:01

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。

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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。

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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迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星

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迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星

,即迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星

。也就是说,天狼星伴星的体积是太阳的迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星

,而质量却达到了太阳的迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星

,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。

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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迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星

,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迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星

,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迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星

,所以,它的体积不会超过原子体积的迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星

。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迄今为止所发现的最重的星体是哪颗星

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。

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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。