一颗恒星到底能大到什么程度?

把太阳放到它旁边,可能连一个像样的亮点都算不上。如果把它搬到太阳的位置,地球不会迎来一个更大的日出,因为地球的整条轨道,都已经被包在恒星里面。

这就是史蒂文森2-18,一颗经常出现在巨大恒星榜单上的红超巨星。按广为流传的一组估算,它的半径能达到太阳的两千多倍。这个数字还有争议,但我们先借它做一次尺度实验,看看一颗星究竟能把太阳系挤成什么样。

先别急着看最大的。我们从每天都能看见的太阳出发。

太阳的直径大约一百四十万公里。你熟悉的地球,如果沿着太阳的直径排成一列,要排上一百多个。如果只比较体积,太阳内部相当于一百多万个地球。这已经大到让人没有概念,可在接下来的比较里,太阳会越来越难找。

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第一站,是织女星。我们在七夕故事里听过它,真正在宇宙里,它却是一颗比太阳更大、更炽热的恒星。它转得很快,连外形都被转得有些扁。把它和太阳并排放,太阳明显小了一圈,但这时,你至少还能一眼认出太阳在哪里。

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再往后,是橙色的毕宿五。它的半径达到太阳的几十倍。还记得刚才装得下一百多万个地球的太阳吗?现在,它只占画面里很小的一块。

这里有个容易看反的地方。恒星变大,表面不一定变得更热。有些巨星的表面温度反而比太阳低,颜色偏橙、偏红。但它的发光面积实在太大,整个加起来,仍然可以比太阳明亮得多。就像一盏灯没那么刺眼,可你面前突然铺开了整面发光的墙。

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到了参宿七,颜色又变了。它是一颗蓝超巨星,半径达到太阳的几十倍,表面比太阳炽热得多。前面的橙色巨星靠庞大的面积发光,它则是又大、又热。假如用它替换太阳,威胁地球的首先就不只是尺寸,而是扑面而来的强烈辐射。

但真正让太阳系显得拥挤的,是接下来的参宿四。

它也是猎户座里的一颗亮星,却走向了红超巨星的模样。它的半径是太阳的数百倍。把它放到太阳的位置,水星、金星、地球,连同火星的轨道,都可能被它膨胀的外层包进去。

注意,这不是说我们抬头看见一颗铺满天空的太阳。你已经没有站在地面上欣赏它的机会了。你原来以为空旷无比的行星轨道,现在成了恒星身体里面的一小圈。

参宿四还会变化。它的外层在翻涌,亮度会起伏,也会抛出物质。那些看起来平静的红色星光,背后可能是剧烈的气体运动。它并不是一颗放大以后、永远保持原样的太阳。

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再往前,大犬座VY出现了。它的尺度进入上千个太阳半径的量级。如果拿太阳系作尺子,它的外层可以伸到木星轨道附近,甚至更远。我们从地球出发,飞过火星,穿过小行星带,走了那么远,却可能还没离开这颗恒星。

更夸张的是,它还在把自己往外扔。恒星周围的弧线、团块和尘埃,是它过去抛出的物质留下的痕迹。你看到的并不只是一个巨大的球,还包括它一路失去的身体。

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原片里接着出现的盾牌座UY,也常常登上巨大恒星的名单。按一组常见的估算,把太阳缩成一个网球,它就会变成一个直径超过一百米的大球。你手里捏着太阳,面前却得腾出一整片空地,才摆得下另一颗恒星。

可你千万别把这种比较理解成,它里面真的塞满了成千上万颗太阳。恒星的半径大了很多,质量并不会按同样的倍数增加。庞大的外层可以非常稀薄。这些红色巨星,更像是把大量气体撑到极远处的巨大天体。

现在,我们终于回到史蒂文森2-18。

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如果采用刚才那组两千多倍太阳半径的估算,它从中心向外,能延伸大约十五亿公里。地球到太阳只有约一点五亿公里。也就是说,你把地球轨道的半径向外接上十次,才接近它的边缘。

水星、金星、地球、火星,接着是木星,再接着是土星。曾经需要探测器飞行多年才能跨越的距离,在这个尺度实验里,都被放进了同一颗恒星的范围。

甚至连光都会让你重新理解这个“大”字。光绕太阳一圈,只需要十几秒。按这组尺寸计算,沿着这颗巨星的圆周走一圈,要花大约九个小时。这里说的是比较距离的假想路线,不是光真的会贴着恒星表面绕行。

不过,巨大恒星的排行榜,远没有图片上看起来那么确定。

我们隔着遥远的距离和尘埃,估算它们的亮度、温度和大小。距离换一个数,算出的尺寸就可能改变。它们本身还在脉动,外层也没有地球表面那样清楚的硬边界。所以,“目前最大的恒星”更像一个不断更新的候选名单,不能把某一次估算,当成永远不会变的冠军证书。

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但这不会改变我们刚才看到的震撼。宇宙里确实存在这样的巨星,大到可以用行星轨道来丈量它们的身体。

而支撑如此庞大外层的恒星,也有自己的终点。对于大质量恒星,当核心再也无法维持支撑,坍缩可能发生,外层可能被剧烈抛出,留下致密的残骸。最后形成什么,还要看它的质量和演化过程,不能只看谁的个头更大。

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这才是巨大恒星最让人恍惚的地方。我们用一颗颗行星来描述它有多大,可对它来说,那可能只是生命中的一个阶段。它会膨胀,会失去物质,最终改变自己的模样。

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而那颗在对比图里越来越不起眼的太阳,恰好给地球留出了足够的距离,也给生命留出了足够长的时间。你再看见太阳时,或许会觉得,小一点、平稳一点,原来是一件这么幸运的事。