在浩瀚的宇宙中,太阳虽然对人类而言巨大无比,拥有相当于33万个地球的质量,但在恒星的大家庭里,它只能算是普通一员。宇宙中存在着比太阳更加庞大的恒星,它们在质量和亮度上都远超太阳,是名副其实的恒星巨无霸。这些巨无霸恒星与太阳等小型恒星相比,不仅在体积上差别显著,其形成和演化过程也截然不同,至今仍是天文学家们尚未完全解开的谜团。
2010年7月,英国天文学家的一项新发现打破了人类对最大恒星认知的界限,同时也带来了新的科学挑战。他们利用智利的望远镜观测了两个遥远的星团,其中之一位于大麦哲伦星云,距离地球16.5万光年,这里聚集了大量的年轻恒星。在这个星团中,天文学家发现了数颗极其巨大的恒星,其中一颗的质量竟达到了太阳的265倍。据估计,这颗恒星在诞生之初的质量更是惊人,达到了太阳的320倍。由于质量巨大,这颗恒星的内部压力极高,核反应速度极快,发出的光芒强度足以与1000万个太阳相媲美。然而,由于燃烧过于剧烈,这颗年仅100万年的恒星已经步入了生命的中期,即将在一场巨大的爆发中结束其辉煌的一生。
如果将这颗恒星放置在太阳的位置,其强大的引力将使得地球公转速度加快,一年将缩短至仅3个星期。同时,地球沐浴在它发出的超强紫外线下,将不会有生命存在。超大质量恒星的发现实属不易,因为它们数量稀少且寿命短暂。过去,天文学家曾认为恒星的质量不会超过太阳的150倍,但这次发现的265倍太阳质量的恒星无疑打破了这一上限,对传统的恒星形成理论构成了挑战。
恒星的质量为何存在这样的限制呢?恒星质量的下限相对简单明了,小于0.08倍太阳质量的天体由于核心压力过小,温度不足,无法引发核聚变反应,因此不能成为真正的恒星。而恒星质量的上限则与它们发出的光有关。当恒星发出光时,会产生光压,这种压力会推动组成恒星的气体运动。随着恒星质量的增加,其温度和发出的光也在不断增强,光压也随之增大。当恒星质量增大到一定程度时,光压会超过恒星的引力,阻止气体继续落入恒星,从而限制其质量的增长。
为了明确恒星的质量上限,天文学家们进行了大量的观测研究。2005年,美国天文学家对银河系中质量最大的圆拱星团进行了观测,发现该星团中所有恒星的质量总和相当于太阳质量的1.1万倍。然而,尽管统计规律表明如果恒星质量不存在上限,该星团中应存在质量超过太阳500倍的恒星,但实际观测却发现最大的恒星质量仅为太阳的130倍。据此,天文学家估计恒星的质量上限约为太阳的150倍。然而,这一上限最终被新发现的265倍太阳质量的恒星所突破,迫使天文学家重新审视恒星形成理论,以解释这一新的观测事实。
虽然现在的恒星受到质量上限的限制,但宇宙中的第一代恒星却完全不受这一限制。这些恒星的质量之大令人咋舌,它们之所以与现在的恒星不同,并非因为物理规律不同,而是因为宇宙中物质成分的古今差异。第一代恒星形成时,宇宙中只有氢和少量的氦,正是这些恒星通过聚变反应制造出了重元素,为后来的恒星提供了原料。由于第一代恒星形成的星云辐射较弱,热量难以散发,因此温度较高,导致分裂出的恒星质量较大。据天文学家推测,第一代恒星的质量范围在100到1000个太阳质量之间,是真正的宇宙巨兽。
随着宇宙环境的演变,重元素逐渐增多,如此巨大的恒星已经不会再诞生。它们仿佛是随着时代逝去的远古巨兽,只留下了它们制造的重元素作为“化石”。如今,如果我们想要探寻最大质量的恒星,只能借助望远镜,回溯到宇宙早期的太空,去探寻那些曾经存在的大怪兽。