宇宙中的“超级虚胖子”：比太阳大100亿倍，密度却低得令人吃惊

太阳的半径大约有69.6万公里，而地球的半径却只有大约6371公里，简单计算一下可知，太阳的体积大约是地球的130万倍，就算将球体堆积问题也考虑进去，太阳也能轻松装下100万个地球。

对于我们人类来讲，太阳无疑是庞大得令人生畏，但在浩瀚的宇宙中，太阳的“个头”其实也不算大，而与那些特别大的恒星相比，太阳甚至可以说是渺小得不值一提，比如说在天空中位于盾牌座方向、距离我们大约2万光年的位置上，有一颗恒星就比太阳大100亿倍。

这颗恒星就是“史蒂芬森2-18”（Stephenson 2-18），观测数据表明，它的半径大约是太阳的2158倍，这是什么概念呢？这样说吧，假设我们将地球缩小到一个篮球那么大，那么按同等比例缩小的话，太阳的半径就是大约13米，而“史蒂芬森2-18”则是一个半径大约有28公里的巨大球体。

如此巨大的体积，使得“史蒂芬森2-18”成为了已知体积最大的恒星，然而这颗恒星却是宇宙中的一个“超级虚胖子”，尽管它的体积比太阳大100亿倍，但它的密度却低得令人吃惊，根据天文学家的估算，它的质量大约为太阳的12至16倍，也就是说，其平均密度最多也就只有太阳的百分之0.00000016。

那么，宇宙中怎么会存在“史蒂芬森2-18”这样的“超级虚胖子”呢？其实这是可以解释的。

我们知道，恒星的能量来自于其内部的核聚变反应，由于氢是宇宙中丰度最高的元素，并且氢发生核聚变反应所需要的条件是最低的，因此在一颗恒星形成之后，其内部的核聚变首先就是以氢元素作为“核燃料”。

恒星的核聚变所需要的高温，其实是由恒星自身的引力坍缩来提供的，恒星的质量越大，自身的引力就越强，温度也越高，其核心反应区的核聚变也越激烈，当质量达到一定程度时，核聚变反应所释放出的能量，就会形成一个“辐射层”，这会阻止恒星的外层物质进入到其核心反应区。

从理论上来讲，当恒星的质量超过太阳的0.5倍时，其内部就会形成“辐射层”，这就意味着，如果一颗恒星的质量达到这样的程度，它在此阶段中就只能使用其核心反应区中的氢来进行核聚变，而其外层物质中的氢则不会参与其中。

当核心反应区的氢耗尽之后，其中的物质就基本上都是氦元素，它们中的少部分是恒星原本自带的，大部分是氢核聚变的产物，由于此时核心反应区的温度没有达到氦的核聚变所需要的条件，因此恒星核心的核聚变就停止了。

核聚变停止了，恒星内部就失去了抗衡引力的力量，在这种情况下，恒星的体积就会不断收缩，其核心的温度也会随之持续升高，当达到一定程度的时候，恒星核心外侧边缘的氢就会发生核聚变，而其产生的高温又会“点燃”更外层的氢，从而在更多大的范围内引发一系列猛烈的氢核聚变反应，这也被称为“氢壳层核聚变”。

需要指出的是，恒星的核心反应区域其实并没有想象中的那么大，比如说太阳的核心反应区，其半径就只占了整个太阳半径的大约4分之1，所以当“氢壳层核聚变”发生时，会有大量的氢参与到核聚变之中，其产生的能量其实是非常巨大的，这会使恒星的体积迅速膨胀，就像吹气球一样。

在“氢壳层核聚变”发生的同时，由于恒星核心仍然没有抗衡引力的力量，因此恒星核心会继续收缩，其温度也会继续升高，当达到一定程度时，氦的核聚变就会被“点燃”，其释放出的能量也将推动恒星的体积进一步增大，而在这个时候，恒星也就脱离了主序星阶段，演化成了一颗“红巨星”。

像太阳这样的中等质量恒星，也就到此为止了，当其核心的氦消耗殆尽之后，核聚变也就不会再进行，但对于超过8倍太阳质量的大质量恒星来讲，在氦的核聚变完成之后，还会继续“点燃”一轮又一轮的核聚变，并生成越来越重的元素，如碳、氧、氖、镁……

与主序星阶段的氢核聚变相比，这一系列的核聚变所释放出的能量密度更高，也更猛烈，而大质量恒星的外层，也有更多的氢发生“氢壳层核聚变”，在巨大能量推动下，恒星就会膨胀到一个非常巨大的尺度，成为一颗“红超巨星”，由于演化过程中，恒星的质量并不会变大，反而会出现一定的流失，其密度当然就会低得离谱了。

是的，“史蒂芬森2-18”其实就是一颗“红超巨星”，实际上，宇宙中像它这样的“超级虚胖子”，其实已经进入了“暮年”，为什么呢？

简单来讲就是，恒星的核聚变是有尽头的，由于铁的核聚变并不会释放能量，反而会吸收能量，因此当恒星的核聚变进行到铁的时候，恒星就会因为失去了抗衡引力的力量而发生灾难性的塌缩，进而发生猛烈的爆炸，这也被称为“超新星爆发”。

在所有已知的元素中，氢的核聚变是最缓慢、最持久的，而元素越重，核聚变反应的速率也会指数级地提高，其持续时间会比氢短得多，对于“红超巨星”来讲，其核心的“核燃料”已经不是氢，而这也就意味着，它们的“生命”已经快要结束了。

根据科学家的估算，在未来的几百万年时间里，“史蒂芬森2-18”就会发生“超新星爆发”，在此之后，它留下的残骸可能会演化成一颗中子星，或者一个黑洞。