不违背物理定律？科学家发现超大恒星，体积等于100亿个太阳

太阳到底有多大？教科书上有解释：太阳可以容纳大约有一百万个地球在里面。虽然太阳已经很大了！但在太阳系外，一些恒星比我们的太阳大1000倍，另一些恒星比我们的太阳大数百万倍，最大的接近100亿倍！是的，宇宙就是这样，总是存在着一些庞然大物，挑战我们的想象力！

目前天文学家们认为观测到的最大恒星是盾牌座UY，盾牌座UY是我们银河系中盾牌星座的一部分，肉眼看不到它，因为它位于银河系的一部分，其恒星被来自银河系核心的光阻挡，但天文学家早在1860年就发现了它，事实证明它距离地球非常近，仅5000光年。

这颗超大天体的半径是太阳半径为1700的倍，这意味着可以将50亿个太阳容纳在其内部。如果把盾牌座UY放在太阳系中心，它的周长将比木星围绕太阳的轨道还大，它太大了，以至于一些以光速运行的物体绕他一周也要7个小时以上。如果有一颗行星围绕盾牌座UY运行，它离盾牌座UY的距离必须超过600个天文单位。一个天文单位是地球到我们太阳的距离，大约9300万英里，由此可见，盾牌座UY真的大到了离谱！

但是盾牌座UY已经是最大的恒星了吗？其实并不是，与史蒂文森2-18相比，它算不上什么。史蒂文森2-18也位于盾牌星座，但它离我们远得多，大约有20000光年，它是史蒂文森二号区域26颗超级巨星星团的一部分，但它比它的兄弟姐妹更亮、更大！

如果史蒂文森2-18的距离是准确的，这意味着它的半径是太阳半径的2150倍，是我们太阳体积的100亿倍，它的周长将超过土星围绕太阳的轨道，一个以光速运行的物体需要九个小时才能绕史蒂文森2-18一圈。更重要的是，史蒂文森2-18相对年轻，而且它仍在增长。如果这是真的，那么它可能正在向一颗发光的蓝色可变恒星过渡。这是一种极罕见的超巨星，外层极不稳定，亮度也变化无常，但并不完全是超新星，相反，这种发光的蓝色变星经历了类似迷你超新星的巨大爆发，在宇宙中引起了巨大的能量波。

史蒂文森2-18大约每年释放出大约10个太阳的物质，百万年后，当它们的核心坍塌时，它们要么爆发成超新星，要么进一步凝聚成黑洞，这取决于它们的质量。史蒂文森2-18最令人费解的事情之一是它的强烈光度，它比太阳亮44万倍，这是一个被认为是不可能的数字，基于爱丁顿光度极限，它大约是太阳的32万倍。

对于我们的太阳来说，爱丁顿极限基本上是恒星在辐射外力和引力内力之间的静水平衡状态下，在不发生分裂的情况下所能达到的最大亮度。史蒂文森2-18怎么会如此之大？如此之亮？它们是怎么产生的？

我们知道恒星都是起源于直径可达数百光年的星际尘埃云，起初是冷却的、漫射的，主要由氢和氦组成。随着时间的推移，重力将云中越来越多的原子聚集在一起，增加了云的质量。如果云变得足够大，它就会变得不稳定，并在云层坍塌时发生引力坍塌。云层变得越来越热，随着氢原子和氦原子在云的核心内聚集得越来越紧密，质量越大意味着引力越大，在吸积的过程中吸入越来越多的宇宙物质，原恒星开始形成，而云坍缩通常会导致数百到数万颗恒星几乎同时形成，而嵌入的恒星团基本上是一群恒星，它们仍然被母云的残余物包围着。

此时如果导致恒星的诞生氦和氢不足以坍缩云，就需要有其他较重元素的参与，这些元素可能来自已成为超新星的较老恒星的残余物，并在高空将冲击物质送入云中，随后整个星系的碰撞产生巨大的能量，触发星暴的形成，因为来自每个星系的气体云相互挤压，将能量注入恒星云，并催化恒星云导致原子崩溃，最后以至于它们的电子被剥离，留下带电离子和暴露的原子核。

这些暴露的氢和氦原子核的快速压缩和超高温引发了核聚变，一旦恒星停止自身坍缩，核聚变就会产生恒星的聚变等离子体，恒星的等离子体开始膨胀，然而膨胀被恒星自身的重力抵消，等离子体在静水平衡中被拉回，正如我们前面提到的，恒星的重力和辐射压力相等，这导致恒星或多或少趋于稳定，然后恒星通过连续的一系列爆炸来维持氢被熔合成氦的过程。就像我们的太阳每秒将6.2亿吨的氢熔合成氦一样，但恒星是如何变得这么巨大的呢？

其中一个因素是形成恒星的气体云的组成和大小，以及原恒星的初始大小。一旦原恒星稳定下来，它就会变成所谓的主序恒星。这些恒星在早期就达到了太阳大小的8倍左右，在一些较大的主序恒星中，它通过氢在其核心内熔合成氦而燃烧。一颗恒星可能需要几百万年到几十亿年的时间来耗尽其内部的氢供应它的核心。

一旦恒星通过其氢供应燃烧，它就会留下一束氦氦，并且需要更多的能量和更高的温度扩散，因此恒星实际上开始收缩，因为它的静水平衡被打破，重力开始压缩，当它这样做时，核心再次被加热，因为更多的物质被吸入，额外的氢被吸入到核中，在氦中心周围形成一个壳层，在那里聚变恢复，然后当壳层内的内核收缩时，会发生一种称为镜像原理的现象，这时候壳层外的层膨胀，然后导致恒星变大数百倍，这意味着当发生大量能量时，核变得足够热，开始将氦聚变为碳释放后，恒星膨胀成红巨星。

这最终会发生在我们的太阳上，然而，因为太阳只是一颗中等大小的恒星，它会膨胀成一颗红巨星，喷出大部分气体，然后压缩成一颗白矮星，这颗白矮星的大小至少是我们太阳的八倍，如果它们有足够的质量，它们就会成为超级巨星。这些大型恒星可以开始将其碳核融合成更重的元素，如氧、硫和硅，从而产生更多的能量，为进一步膨胀提供动力，产生一些宇宙中最大的恒星，如史蒂文森2-18。

那么，像史蒂文森2-18这样的恒星的亮度和大小似乎超过了爱丁顿亮度极限和恒星演化理论的数学方程所提出的极限，那么它怎么可能存在呢？其实很简单的，我们可能得到的测量结果是错误的。因为计算恒星的距离和亮度是非常复杂的，确定恒星的半径需要两次其角直径的初始观测，即它从地球上看起来有多大，以及它与地球的实际距离。角直径很容易计算，但要准确地确定恒星离地球有多远，实际上是非常困难的。当恒星向我们飞来时，星际辐射会影响恒星发出的光，还有许多像盾牌座UY和史蒂文森2-18具有可变的波动光度，并排出大量气体，使其难以看到,来自我们银河系的光，也使许多恒星再次变得模糊，使其难以看到附近的恒星。

天文学家使用所谓的视差来确定恒星与地球的距离，比如说你正在向外看一些树木和远处当汽车沿着道路行驶时，你会注意到，当你沿着树木行驶时，山脉的移动速度似乎比背景中的山脉快，同样的事情也发生在天空中，附近的恒星似乎在一年的时间里在天空中移动得更快，通过测量一颗恒星的位置，然后在六个月后进行另一次测量根据恒星的角度计算恒星的距离，但对于距离较远的恒星，视差测量只能精确到约400光年的距离。

天文学家利用我们可以通过视差测量的恒星光谱数据，找出两个元素，帮助估计遥远恒星的半径，超巨星附近的光度往往呈红色，温度往往较低，因此天文学家可以将这些数据投影到更遥远的恒星上，如史蒂文森2-18。简而言之，这虽然不是最精确的方法，但它仍然非常有效。因此，如果测量结果正确，那就意味着我们的恒星演化模型不完整。

科学家认为，当一颗恒星其向外辐射的内部压力和从外部对其施加的重力之间存在平衡时，任何一颗太阳半径大于1500的恒星都应该会爆发成超新星，但史蒂文森2-18并没有。总的来说，目前这颗宇宙中最大的恒星存在着很大的不确定性，随着我们研究的深入，并能够以更高的精度深入宇宙，我们可能会发现的东西似乎越来越没有限制，也越来越可怕了！