银河系中到底有多少颗“太阳”?

subtitle 宝妈咪育儿经 07-12 09:36 跟贴 20 条

我们所在的太阳系,之所以能够有规律地稳定运行,得益于有一个绝对的核心,那就是被我们地球人赋予很多感情色彩的太阳,它在形成过程中吸聚了太阳系内高达99.86%的星际物质,通过内部的核聚变向外源源不断地释放着光和热。而太阳则是银河系中非常普通的一颗恒星,我们在看银河系图片的时候,都会被它那无比庞大的身姿、密密麻麻的光点、中心区域非常明亮的特征所震撼,同时也会深刻体会到太阳系、地球在整个银河系中的渺小。那么,广袤的银河系中究竟有多少个“太阳”呢?

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其实我们现在所看到的银河系的图像,大多是利用电脑制作的合成图像。而从地球上观察到的夜空,实际上只是银河系的极小一部分,只有那些距离地球非常近的恒星系,以及规模很大的河外星系,它们发出的光线才会被人眼所捕获,因此在历史上相当长的时间内,人们对银河系没有什么概念,直到17世纪伽利略通过天文望远镜,观察到了太阳系以外存在的众多密集恒星,人们才有了银河系的初步感观。后来英国科学家赖特在伽利略观测的基础上,提出了银河系的一个构想,绘制了银河系扁平的结构图,其中将太阳系视为银河系的中心。

进入18世纪以后,英国天文学家赫歇尔通过数星星的方式,进一步修正了银河系的外观模型,认为银河系的中心区域恒星非常密集,太阳系处于靠近银心区域,整个银河系是一个“烧饼”状的圆盘形状。

在20世纪初,美国天文学家沙普利通过对银河系的众多变星进行研究,发现太阳仅是银河系中非常普通的一颗恒星,而且距离银河系的中心有非常大的距离,认为银河的直径达到30万光年,太阳系距离银心有5万光年,在此基础上建立了银河系的透镜型模型。

到20世纪80年代,随着大型射电望远镜和红外望远镜的应用,科学家们对银河系的形状和空间范围有了更加精确的认知,判断银河系的直径大约为20万光年,太阳系距离银心2.5万光年,整个银河系可以分为直径2万光年、厚度1万光年的扁球体银核,直径近10万光年、平均厚度2000光年的薄银盘,以及围绕在银盘周围、恒星密度非常稀少、直径在8万光年所围成的球体银晕。

据科学家们观测,银河系中的恒星总数在1000-4000亿颗,其中有大约一半的恒星密集分布在银心区域,这里的恒星不但数量众多,而且大质量恒星的数量也要比别的区域多得多。这些大质量恒星由于内部核聚变的程度非常剧烈,因此寿命要比其它区域的恒星短,在生命末期经历超新星爆发之后有一定几率继续坍缩成黑洞,通过黑洞对周围恒星的吞噬以及黑洞的合并,使得银河系的中心形成了一个质量达到太阳400万倍的巨大黑洞,也就是人马座A*。从银河系的外部来看,银心区域由于恒星密集程度非常高,所以显得特别明亮,但是在地球上我们是很难看到的,这主要是由于星际尘埃以及众多天体的阻挡所致。

恒星的质量不同,则内部进行核聚变的程度也不一样,对于质量较小的恒星,其内部核聚变最终所产生的元素,有可能只到氦,内部的温度和压力条件不能再支撑氦的核聚变,当氢元素消耗完毕以后,恒星的主序期也就结束了,这类恒星被科学家们称为红矮星,质量通常在0.4倍太阳质量以下,表面温度较低,只有2500K,最高也不过4000K,属于M型或者K型恒星,不过由于红矮星内部核反应程度较低,原材料的消耗速度较慢,因此寿命较长,可以达到1000亿年。银河系中的绝大部分恒星都属于红矮星,占比在80%以上。

质量比红矮星稍大一点,介于0.4到0.8倍之间,其实还有一类恒星-橙矮星,其内部核聚变也只能达到产生氦的条件,但是由于质量比红矮星要大,因此其表面温度较高,通常在4000-5500K左右,寿命要比红矮星长一些,但要比黄矮星短,属于K型恒星,在银河系中所有恒星数量的比例大约为8%左右。

如果说银河系中有多少类似太阳的恒星,严格意义上来说只有数一数黄矮星有多少了。太阳是银河系中非常普通的一颗恒星,质量在恒星界中属于中等偏下,但已经超过了系内90%以上恒星的质量。黄矮星的质量介于0.8倍到1.4倍太阳质量之间,表面温度在5500K-6500K,属于G型恒星。内部的温度和压力条件,可以支撑核聚变达到碳和氧,寿命通常在100亿年左右,主序期结束以后,黄矮星经历膨胀的红巨星阶段,最后坍缩成致密的白矮星。在整个银河系中,黄矮星的数量占比约为3%,也就是说银河系中类似太阳的恒星总数,理论上应该在30-120亿颗之间。

不过,随着时间的推移,历史上银河系内很多黄矮星都已演变为红巨星,有些甚至已经坍缩成白矮星,所以实际上银河系中现有的“太阳”总量,估计会低于30亿颗。我们所处太阳系中的太阳,至少是宇宙中第二代恒星,随着大质量恒星发生超新星爆发,重金属元素在宇宙中的丰度逐渐提升,而氢和氦等轻物质的丰度日益减少,所以在以后的宇宙发展中,大质量恒星的诞生条件会越来越苛刻,数量也会越来越少,同样黄矮星的数量也会呈下降趋势。因此,可以预测在遥遥的未来,银河系中类似太阳的黄矮星,其数量也会慢慢减少。

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