可观测Universe第26章 史蒂文森218

史蒂文森2-18（恒星） · 描述：目前已知体积最大的恒星 · 身份：一颗红特超巨星位于史蒂文森2星团中距离地球约20000光年 · 关键事实：半径约为太阳的2150倍如果放在太阳系中心其表面将超越土星轨道。

史蒂文森2-18：宇宙中的“体积巨无霸”——红特超巨星的演化传奇（第一篇） 引言：当“太阳”变成“篮球”宇宙的尺度感瞬间崩塌 清晨的阳光洒在地球表面我们习以为常的“太阳”不过是一枚悬浮在天际的金色硬币——直径约139万公里占太阳系总质量的99.86%。

但如果告诉你宇宙中存在一颗恒星体积是太阳的2150倍足以把太阳“塞进”它的内部甚至将表面延伸至土星轨道（约10天文单位AU）？ 这颗恒星叫史蒂文森2-18（Stephenson 2-18简称St2-18）一颗被称为“已知体积最大恒星”的红特超巨星。

它藏在光年外的盾牌座星团中用哈勃望远镜拍摄的图像显示：它的光晕像一朵巨大的红色星云边缘几乎触及土星的轨道线——这不是艺术家的想象而是真实存在的宇宙奇观。

本文将从星团的发现切入拆解史蒂文森2-18的“体积密码”：它为何能膨胀到如此极致？作为红特超巨星它与普通红巨星有何不同？它的存在又将改写我们对大质量恒星演化的认知？ 一、从“史蒂文森2星团”到“恒星巨无霸”：发现之旅 史蒂文森2-18的故事要从它的“家”——史蒂文森2星团（Stephenson 2 Cluster）说起。

这个星团的名字源于美国天文学家查尔斯·史蒂文森（Charles Stephenson）他在1990年代通过红外巡天发现了这个隐藏在盾牌座的疏散星团。

1.1 星团的“年轻与拥挤”：大质量恒星的“摇篮” 史蒂文森2星团距离地球约光年位于银河系的盘族星团中。

它的核心直径仅约1光年却挤着超过100颗大质量恒星——这些恒星的质量从5倍太阳到100倍太阳不等年龄仅约2000万年（相当于宇宙年龄的1/6900）。

年轻意味着“活跃”：星团内的恒星正处于演化的“快车道”——大质量恒星的核心氢燃料消耗极快（每秒燃烧1000吨氢）只需数百万年就能从主序星膨胀为红超巨星。

史蒂文森2-18正是这批“快进化者”中的佼佼者。

1.2 哈勃的“火眼金睛”：从模糊光点到“体积冠军” 2010年哈勃太空望远镜的广角相机3（WFC3）对准史蒂文森2星团进行深度曝光。

在红外波段（避开星际尘埃的遮挡）天文学家发现了一颗“异常明亮且巨大”的恒星：它的红外光度高达10^6倍太阳光度（即100万颗太阳的亮度）光谱特征显示为M型红巨星（表面温度约3000K）。

进一步的观测（如凯克望远镜的自适应光学成像）确认了它的角直径：约0.0002角秒。

结合距离（光年）计算出它的实际半径约为2150倍太阳半径（太阳半径约7×10^5公里史蒂文森2-18的半径约1.5×10^9公里）——这个数字直接将它推上“宇宙体积最大恒星”的宝座。

二、红特超巨星：“膨胀到极致”的恒星演化阶段 要理解史蒂文森2-18的“巨无霸”属性必须先搞懂红特超巨星（Hypergiant）的定义——它是大质量恒星演化到晚期的极端形态与普通红巨星有本质区别。

2.1 从主序星到红特超巨星：一场“失控的膨胀” 所有大质量恒星（＞8倍太阳质量）的演化路径都遵循同一逻辑： 主序星阶段：核心氢聚变产生能量对抗引力收缩恒星保持稳定（如太阳目前处于此阶段已持续46亿年）； 氢耗尽危机：核心氢耗尽后引力占据上风核心收缩并升温触发壳层氢聚变（氢在核心外的壳层燃烧）； 外壳膨胀：壳层聚变释放的能量将恒星外壳“吹”得急剧膨胀表面温度下降（从K降至3000K以下）颜色从蓝白色变为红色——这就是红超巨星（Red SupergiantRSG）； 红特超巨星的分支：当恒星质量在15-40倍太阳之间时壳层聚变的能量输出会进一步失控外壳膨胀到极端体积（＞1000倍太阳半径）表面光度飙升（＞10^5倍太阳光度）成为红特超巨星。

2.2 史蒂文森2-18的“极端参数”：为何它比其他红特超巨星更大？ 与已知的红特超巨星（如盾牌座UY半径1700倍太阳；天鹅座NML半径1650倍太阳）相比史蒂文森2-18的2150倍太阳半径更“夸张”。

天文学家认为这与它的质量损失率和核心收缩速率有关： 这章没有结束请点击下一页继续阅读！。

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