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宇宙中密度最大的星球是什么?

        【每日科技网】

   虽然宇宙中的恒星数量不计其数,但恒星的密度往往较低,这与恒星的结构有关。恒星的主要成分为氢,其次是氦,此外还包含少量的其他元素。理论上,物体的质量越大,引力就越强,往引力中心收缩的趋势也越强。恒星的质量往往都很大,比如太阳的质量是地球的33万倍,但由于恒星中心不断进行着核聚变,产生了很强的辐射压,能够阻挡恒星自身的坍缩,所以恒星的密度会比岩质行星更低。例如,太阳的平均密度为1.408 g/cm^3,地球的平均密度为5.514 g/cm^3,所以地球的平均密度大约是太阳的3.9倍。尽管如此,由于恒星的质量很大,其核心区域的密度极高。例如,太阳的中心密度为162.2 g/cm^3,这是地球中心密度的12.4倍。

  对于处在主序星阶段的恒星,质量越大往往密度越小。这是因为质量越大的恒星,核聚变越剧烈,辐射压越强,使得恒星越难引力坍缩,所以密度就越小。例如,质量最大的恒星R136a1,其质量为太阳的315倍,半径为太阳的30倍,它的平均密度仅为太阳的1.16%。另一方面,比邻星是一颗红矮星,其质量为太阳的12.21%,半径为太阳的15.42%,它的平均密度为太阳的33倍。

  可以预见,如果恒星停止核反应不再产生辐射压,恒星就会发生引力坍缩,星体的密度将会急剧升高。如果恒星核心的质量小于1.4个太阳质量,结果会坍缩成白矮星,平均密度可达1×10^6 g/cm^3,这是地球的18万倍。如果恒星核心的质量介于1.4至3个太阳质量,结果会坍缩成中子星,平均密度与原子核相当,高达3×10^14 g/cm^3。如果恒星核心的质量大于3个太阳质量,结果会坍缩成黑洞,所有质量都被压缩到奇点中,在该点的密度无限高。如果以史瓦西半径作为黑洞的半径,则黑洞的平均密度仍然很高。例如,太阳的史瓦西密度为1.84×10^16 g/cm^3。黑洞的密度与质量有关,质量越大,密度越低。这是因为黑洞的质量与史瓦西半径成正比,而体积与半径的三次方成正比,则黑洞的密度与质量的平方成反比,所以随着质量的增加,黑洞密度快速减小。例如,R136a1的史瓦西密度为1.86×10^11 g/cm^3,地球的史瓦西密度高达2.04×10^27 g/cm^3。对于某些质量极高的超大质量黑洞,其平均密度有可能还会比空气更低。

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