回覆列表
  • 1 # 物原愛牛毛1

    在宇宙中,常規意義的星體的體積應該是存在極限的。不同種類的星體存在不同的極限。為什麼這樣說呢?因為星體種類的區分說到底就是質量的區分,質量的大小決定了星體的種類。而體積的大小決定於質量和密度以及引力的範圍。從這個意義來說,如果質量存在極限,體積就會存在極限。首先咱們來說說星體的種類。

    根據目前的理論和觀測水平,廣義上宇宙中的星體主要包括恆星、行星、衛星、慧星、流星、黑洞和類星體等。根據體積=質量/密度可知,質量越大,密度越小,體積就越大,因此我們首先找出星體質量的極限,就可以基本確定星體的體積了。行星和恆星的區別在於行星不能自行發光,其根本原因在於行星的質量較小,自身的引力不足於使內部物質緊密而使溫度升高最終達到熱核反應所需的1千萬度,因而不能釋放光和熱。衛星質量更小,也不必多說。因此我們先排除掉行星、衛星等小質量天體, 先來著重研究一下恆星等天體的質量極限:根據天體平衡原理,科學家觀察和計算單個天體質量的上限應為150個太陽質量,如果大於這個限度,這個天體會因自身引力過於強大,不能保持穩定,會出現膨脹――收縮的脈動,每一次脈動,都會讓天體損失一部分質量,直到質量達到150倍太陽質量,這個天體才能穩定存在,目前已經發現幾個180倍太陽質量的天體,但都在脈動。所以150倍太陽質量應該是天體質量的上限了。因此天體的體積的上限也就初步確定了。

    當然體積還決定於天體的密度、狀態和引力的特徵,首先引力雖然是長程力,理論上引力能束縛住物質的範圍是無限的,但實際上目前發現最大體積的天體就是大犬座的VY,它的半徑相當於土星的軌道半徑(14億公里,是太陽半徑的2000倍左右)。體積再大,引力就束縛不住物質了。即引力加速度(g=GM/r,G為引力常數,M為大犬座ⅤY恆星質量,r為VY的半徑即14億公里)也有一個界限值。因此理論上雖然密度越小,體積越大,但考慮到引力大小範圍的問題,實際上恆星密度對體積的影響不大。因此咱們主要考慮質量和引力。我們在滿足引力加速度界限值的前提下,用最大的質量上限來求這個最大體積上限即可。

    上面的這個半徑14億公里體積上限是以大犬座VY天體的密度和質量來衡量的(VY天體質量大概是17一25倍太陽質量,平均密度為5――30毫克/米³),如果把VY天體質量算作20倍太陽質量,密度算作20毫克/米³。我們假定這個最大體積恆星質量為150――180個太陽質量上限,是VY天體的9倍,密度和VY天體一樣為20毫克/米³,根據g=GM/r²,天體質量變為9倍,g要想保持不變,半徑必須變為3倍,天體半徑變為14X3=42億公里,直徑為84億公里。這個天體的密度20毫克/米³,比地球空氣的密度1290000毫克/米³小多了,肯定已經是個氣態超巨星,所以從常規意義上說,84億公里是常規概念單個恆星最大的體積了。

    宇宙中還存在兩種天體和常規意義的天體不太一樣,它們是黑洞和類星體,為什麼把它們放在一起研究,因為它們往往相伴在一起,黑洞是一個極端天體,由中心曲率無限小的奇點和周圍一定範圍空無一物的天區――“視界”構成。它的質量理論上沒上限,但是體積至今沒明確界定,人們習慣把這個天區所包圍的空間當作它的體積,它的半徑就是史瓦西半徑R=2GM/C²,體積就是32πG³M³/3C^6(G為引力常數,M為黑洞質量,C為光速)並不大,目前已知最大黑洞是位於北天極附近的獵犬座的Ton618,質量為660億個太陽質量,算下來體積也不會比恆星大。這個黑洞就處於類星體的中心區域,類星體自上世紀60年代發現以來就一直是科學家研究的物件。射電似星系又不是星系,它由星系中心的超大質量黑洞驅動。星系的直徑都是幾萬光年,它卻只有1光天,大約260億公里。類星體類星體,實際上它不算星體,只是類似而已,它又名似星體、魁霎、類星射電源,它擁有星系的質量,但比星系明亮1000倍,是宇宙早期的星系核心,所以嚴格說來它不是星體。

    綜上,宇宙中常規意義的星體是有極限的,當然這個極限是上限。極端天體如黑洞質量沒有上限,但體積都是有限的,且不會超過普通恆星的上限。至於類星體它的體積1光天左右,且嚴格意義上來說它不是星體。

  • 2 # 地外天使講科學

    因為,宇宙的存在空間與物質是恆定性的,組成宇宙細胞的基礎單元單位是恆星系,因而,在浩瀚宇宙無盡數量的星球之中,只會有恆星天體和行星天體兩種型別的存在,在每個恆星系之中其存在空間與物質都是等量的情況,不管其週期迴圈運動與變化過程發生多大的改變,其存在的物質總量都是恆定性的。

    在每個恆星系之中,都會有一個巨大質量的恆星存在和諸多各類不同的行星存在,恆星會隨著燃燒時間的不斷推移,會變得越來越少,而行星體會變得越來越大,這是一種成反比的關係。

    因而,取決於星球的大與小,是由恆星週期迴圈誕生時所擁有的物質總量決定的,這個物質總量是恆定的,是有限的情況。

  • 3 # 木星小太陽

    宇宙中星球的大小是否有極限?除黑洞外,星球大小的極限由溫度決定。理論上黑洞也是天體,不能因為看不到它而否認黑洞,黑洞的大小是沒有極限的。

    星球大小的極限先看溫度,像地球這種不發熱的行星註定長不大,增加質量後很快就坍塌成中子星,再坍塌為黑洞。

    太陽這種恆星就不一樣了,核聚變的高溫可以增加恆星的體積。同樣的質量,體積越大,星球表面的引力越小,越難坍縮為中子星或者黑洞。

    溫度和體積的關係就是熱脹冷縮,理想氣體的體積和溫度成正比。高溫天體都是氣態(等離子)的,溫度是氣態體積的決定因素。當太陽燃燒氦時會變為紅巨星,體積急劇膨脹到吞沒地球,就是因為燃燒氦時,太陽的溫度會更高。

    所以理論上,恆星的質量也是沒有限制的。恆星可以透過核聚變提高溫度,當溫度足夠高時,體積會很大,密度很小。雖然此時恆星的質量很大,但是因為萬有引力和距離的平方成反比,星球表面的引力達不到中子星或者黑洞的標準。

    關注作者,分享有趣的科學!

  • 4 # 恢復新北京共識綠色引

    宇宙中星球大小是否有極限不是人類可以說清楚的,衝其量就是猜測,既然是設計好的就會根據變化而變化,但大爆炸後形成的模式就會維持基本守恆但微調變化還是常有的,不然你就不會經常看到流星墜落地球了:太遙遠墜到地球也就小得一瞬間就消失了,人類就猜測基本不變或大小有極限,卻看不到區域性的變化還是很大的,只是太遙遠、人類太落後,靠幾個破望遠鏡或射電,談起宇宙或太空條條是道呵呵……

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 小明花8元買只雞。9元賣出去。然後又10元買回來、11元在賣出去。請問他賺了多錢?