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星球的質量有極限,無法超越愛丁頓極限,體積會有極限嗎?
2022/12/29

我們的宇宙有數不盡的天體,我們衡量一個天體引力的大小,都是以質量為標準,質量越大的天體,它的引力也越大。而質量大的天體的,它的體積未必就大,例如:黑洞,它的質量非常大,能夠讓周圍的空間發生扭曲,吞噬附近的一切物質。

可是黑洞的體積卻非常小,雖然我們現在無法觀測到黑洞的本體,但是它的體積非常小是不用懷疑的,由此可見,天體的質量和體積未必成正比,質量大的天體,體積有可能非常小,相反,質量小的天體,體積有可能非常大。

說起宇宙中星球的體積,曾經有一個話題非常熱鬧,引來了很多的討論,有網友提出這樣一個問題:宇宙中可能存在直徑達一光年的天體嗎?

對于這個問題,眾多的網友各抒己見,有人認為,宇宙之大,無奇不有,直徑達一光年的星球有可能還真的存在,也有網友認為,星球的質量是有極限的,它的體積自然也是有極限,那麼從科學的角度,如何來看待這個問題?

在不少的人們看來,只要物質足夠多,就可以凝聚成一個更大的星球,達到一光年也不是沒有可能,可事實上,這樣的事情,在宇宙規律面前,根本不可能發生,為什麼會這樣呢?

星球是如何形成的?對于天體的形成過程,現代宇宙學已經有了初步的答案,根據科學家的觀測研究認為,宇宙大爆炸最初是沒有任何天體的,只有大量的氫和極少量的氦。

氫和氦的不斷聚集一步步形成了宇宙星云,隨著星云的質量不斷增大,在引力的作用下快速旋轉,在最中心處形成了原始天體,原始天體形成之后,依靠引力吸收更多的星云物質向自己聚集,質量越來越大,最后點燃中心的核聚變,成為了恒星,而多余的物質則形成了行星以及小行星。

為什麼天體吸收了更多的物質之后,就會變成恒星,一直保持行星不行嗎?宇宙有一個最基本的力,那就是引力,引力可以讓各種物體聚集在一起,形成星球,同時也會讓星球向內收縮,如果星球沒有足夠的力量來抵抗引力,就會導致引力坍縮,星球毀滅。

星球為了不讓自己毀滅,于是在引力聚集更多的物質,向內不斷壓縮的過程中,溫度和壓力會越來越大,一旦超過了「奧本海默極限」,星球內部的一種新的力量就會出現,它就是核聚變。

核聚變能夠有效抵擋引力的收縮,從而讓星球保持穩定,而這樣的星球,我們稱之為恒星。所以,星云形成的星球,質量是有極限的,超過了這個極限,星球就無法保持行星的狀態,需要向恒星轉變,否則就會被引力壓垮,分崩離析。

恒星的內部有2種力,一種是引力,方向是向內的,一種是核聚變產生的力,方向是向外的,我們稱之為輻射壓。恒星的質量越大,向內的引力越強,核聚變的也就越激烈,輻射壓也就越強。

對于一個年輕的恒星來說,引力和輻射壓是處于一種動態的平衡,誰也勝不了誰,引力強,恒星會收縮,輻射壓強,恒星會膨脹,于是真正的恒星狀態是收縮-膨脹-收縮-膨脹,如此反復。

我們之所以看不到恒星的這種動態收縮膨脹,主要是站在恒星的角度,這種變化比較細微,很難被我們觀測到。恒星的這種動態平衡并不會一直保持下去,隨著恒星年齡的不斷增大,內部氫元素的不斷消耗,最終引力會占據上峰,于是恒星內部會向內坍縮,外部不斷膨脹,變成超巨星。

當恒星走向終點的時候,外部的物質會離它而去,內部根據質量的不同,會演化為白矮星,中子星或者黑洞。 那麼,恒星的質量能夠無限增加嗎?答案是不能,如果恒星依靠引力吸引了更大的物質聚集,它內部的輻射壓就會變得越來越強,這個時候,輻射壓超過了引力,就會將外部多余的物質趕走。

所以,恒星的質量達一個極限后,外部的物質想要靠近恒星也無法做到,更不要說融為一體了,而太陽質量的極限大約是數百個太陽質量。

看完這些分析,我們再來看下,一光年直徑的星球有沒有可能存在,星球的質量等于體積和密度的乘積,現在體積確定了是一光年,那我們只需要找尋密度越小的星球就可以。

在人類目前的已知觀測發現中,「史蒂文森2-18」這顆紅超巨星是體積最大的,它的密度大約是太陽密度的0.0000000012倍。按照這個計算,一光年星球的質量達到了太陽質量的3767億倍,這遠遠超過了恒星質量的上限,也就是「愛丁頓極限」。

由此可見,從宇宙的角度來看,直徑達一光年的星球是不可能存在的。難道宇宙中真的不可能存在這樣的星球?前面我們分析的是在宇宙的自然規律之下,不可能自然形成直徑達一光年的星球,可是我們不要忽略了科技的力量。

宇宙中的自然物質,形成的天體,質量和體積是有極限的,可若不是自然物質形成的天體呢?在人類目前的元素周期表中,除了發現的自然元素之外,還有一些元素是人工合成的,而科技的力量可以讓不同的元素進行組成,形成更強大,甚至是不可思議的物質。

我們可以想象一下,星球的質量是有極限的,即使是人工制造的物體,質量也要遵循宇宙這個規律,可是體積是否有極限呢?如果有,它的極限又是多少?這個恐怕很難給出準確的答案。

自然界中的物質元素,它的質量往往是固定的,無法改變,可是人造的物質卻未必。如果宇宙中有強大的文明,發明了一種超乎我們想象的輕物質,用這種物質來人造一個星球,在質量極限的限制下,它的體積必然能夠達到一個非常夸張的程度,達到一光年也不是沒有可能。

可能有朋友會說了,即使有這樣的物質,星球建在哪?其實我們很多人忽略了宇宙空洞的存在,所謂的宇宙空洞,就是宇宙一片區域內,星球非常稀少的區域。

科學家目前在宇宙中觀測到的宇宙空洞可不少,小的空洞直徑有數千萬光年,而大的空洞則能夠達到數億光年,例如:牧夫座空洞的直徑就達到了3.3億光年,其內部只有60個星系。

宇宙空洞內部非常空闊,基本沒什麼星系,質量影響也就非常小,如果高級文明在這樣的空洞內用超乎想象的輕材料建造一個龐大的星球,你說有沒有可能?

宇宙自然環境下,不可能形成直徑達一光年的星球,這是因為自然星球質量有限,物質元素的質量也固定了。可是科技的力量某種程度上會超越宇宙規則,打破自然星球質量的上限的限定也是有可能的。

人類目前對于宇宙的認知非常有限,畢竟我們真正能夠探索的區域還僅限于太陽系范圍,而在920億光的的范圍內,到底還存在著多少超出我們認知的事物,誰也不知道,甚至在920億光年之外,是否有更加神奇的存在,同樣也是一個未知數。

科技的力量有多麼的強大,人類目前也不知道,畢竟我們的科技才發展了不過數百年,如果再給人類數千年,數萬年,甚至是數億年的發展時間,科技又會爆發出什麼樣的能量?或許那個時候,很多現在認為不可能的事情都有可能變成現實。

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