科普大世界2019-04-25 19:13:43

萬事萬物皆有其限度，就宇宙中的天體來說。每一種天體也都有它的最小和最大限度，再拿恆星來說，理論計算認為其最小質量一般認為是太陽質量的8%；那麼最大質量是多少呢？一般認為是太陽質量的150倍，這個理論計算值就被視為恆星的質量上限（愛丁頓極限）。

愛丁頓極限的理論術語是指在球對稱前提下恆星的輻射壓力不超過引力時的光度上限值，也可以說是自然天體的發光強度極限。提出這一理論的是英國天體物理學家，數學家亞瑟·斯坦利·愛丁頓爵士，他是根據引力和輻射壓力平衡計算得到這個結果的。

根據恆星的能量轉換形式來看，恆星內部核聚變產生的能量都是要從內向外噴射出來的，但是噴射的時候必須克服恆星內部物質的阻力，所以核聚變產生的熱能大部分會被恆星內部物質吸收，有相當一部分能量將轉換為原子的動能，使得原子以極高的速度在恆星核心中“掙扎”，速度可以達到每秒數千甚至數萬公里，而如此高速運動的原子又會互相碰撞分離，促使恆星內部的原子相互遠離，並且表現為核心的動能不斷向外衝擊，這樣就會使得恆星的體積變大。

而如果恆星質量太大，那麼內部的核聚變活動就會更加劇烈，向外的輻射壓也會十分強烈，透過光輻射的散熱速度比不上能量產生速度，這樣其核心產生的大量能量將向外爆發，轉化成物質的動能傳遞到恆星的外層後仍然十分巨大，就會使得恆星外層的物質達到逃逸速度，表現為恆星的外層被內部輻射壓拋掉，這樣一來，這顆恆星的質量也就不能再增加了，而出現這種現象的恆星的質量值，就是達到了愛丁頓極限。

愛丁頓極限這一理念提出的時候，被認為非常合理，恆星質量最高值為150倍太陽的說法也是很多天文學家信奉的準值，然而後來卻被天文觀測給無情地推翻了。

如今宇宙中已知質量最大最亮的恆星是R136a1，它是位於大麥哲倫星系中的一顆藍超巨星，質量在太陽的265~315倍之間，亮度則是太陽的870萬倍，目前這顆恆星仍然穩定的存在，而且天文學家認為這個恆星已經至少丟擲了50個太陽的質量。因此它的發現，可以說是立即重新整理了天文學家們對恆星質量上限的認知。

那麼恆星的質量上限到底是多少呢？目前還沒有統一的說法，有說是太陽300倍質量的，也有說500或者1000倍質量的。這麼說來，愛丁頓極限就完全不準確嘛，也並非如此！其實天文觀測中也發現質量超過150倍太陽的恆星都很不穩定，因此艾愛丁頓極限也是有著很高的參考價值的，只是每顆恆星自身的情況都不相同，比如其所在的空間環境如何，自身的元素構成如何，周圍有沒有星體環繞執行等等都會影響恆星的質量上限。因此單獨用一個數值的愛丁頓極限來衡量所有的恆星其實是不科學的。

但是不管怎樣，R136a1的發現終究讓科學家們看到這顆恆星質量超出愛丁頓極限太多，因此也使得愛丁頓極限面臨著重新修訂的窘境，起碼關於恆星質量上限的說法是需要重新定義的。