宇宙中的萬物都在旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)的行星及其旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星繞著旋轉(zhuǎn)的恒星在公轉(zhuǎn),而恒星又繞著旋轉(zhuǎn)的星系公轉(zhuǎn)。如此一直旋轉(zhuǎn)下去。
考慮下天空中的火球-太陽,就像所有的恒星一樣,我們的太陽也是繞著其軸自轉(zhuǎn)。之所以無法看出來,是因?yàn)槎⒅栕銐蜷L的時間將會永久損害眼球,這會令人失明。相反,可以使用一種專用的太陽望遠(yuǎn)鏡來觀測太陽表面的黑子及其他特征。如果追蹤它們的運(yùn)動,就會發(fā)現(xiàn)太陽的赤道每24.47天繞其軸自轉(zhuǎn)一周。兩極附近較慢,自轉(zhuǎn)周期為26.24天。
太陽不是一個巖質(zhì)實(shí)心球體,而是一個熱電漿球體。因此,不同區(qū)域的自轉(zhuǎn)速度各不相同。但其自轉(zhuǎn)很慢,以致于它仍是一個近似完美的球體。太陽表面的自轉(zhuǎn)速度約為7,000 km/h。這聽起來很快,但這個速度與其他恒星相比如何?恒星的自轉(zhuǎn)速度最快能達(dá)到多少?
觀測到的水委一恒星
水委一(Achernar)是一顆自轉(zhuǎn)速度更快的恒星,它是天空中第十亮的恒星,距離我們139光年,位于波江座。水委一的質(zhì)量約為太陽的7倍,但它每2天就能繞其軸自轉(zhuǎn)一周。如果能近距離觀看水委一,它看起來就像一個扁球。水委一的兩極跨度為7.6個太陽,但赤道的兩端卻橫跨11.6個太陽。水委一表面的自轉(zhuǎn)速度約為900,000 km/h。
目前所知自轉(zhuǎn)速度最快的恒星是擁有25倍太陽質(zhì)量的VFTS 102,它距離我們160,000光年,位于麥哲倫星云中的蜘蛛星云——這是一座誕生大質(zhì)量恒星的工廠。VFTS 102的表面的自轉(zhuǎn)速度可達(dá)2000,000 km/h。事實(shí)上,VFTS 102的自轉(zhuǎn)速度快到使其僅能勉強(qiáng)維持住自身。如果速度再快,向外的向心力將會克服束縛著自身的重力,如此就會撕裂自身。所以這也許就是為什么我們沒有發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)更快的恒星,因?yàn)樗鼈儫o法應(yīng)對這樣的速度。似乎這就是恒星可以旋轉(zhuǎn)的最快速度。
VFTS 102恒星
VFTS 102的另一個有趣之處在于它在太空中飛馳的速度要比其周圍的恒星快得多。天文學(xué)家們認(rèn)為VFTS 102曾處于一個雙星系統(tǒng)之中,其伴星后來爆炸成為一顆超新星,就像彈射器一樣將其釋放到太空,從而使VFTS 102的旋轉(zhuǎn)速度變得很快。
不只是恒星會旋轉(zhuǎn),死亡恒星也可以旋轉(zhuǎn),而它們的速度完全不在一個等級。當(dāng)有些比太陽質(zhì)量更大的恒星(質(zhì)量約為太陽的1.35到2.1倍)爆炸成超新星之后會形成中子星。兩倍太陽質(zhì)量的恒星殘余物能被壓縮成直徑僅20 km的小球。恒星的所有角動量被留存下來,因此,中子星擁有一個巨大的自轉(zhuǎn)速度。目前觀測到的最快中子星為每一秒鐘自轉(zhuǎn)700次。我們之所以知道它的速度如此快,是因?yàn)樗鼑姲l(fā)出的輻射就像一座瘋狂的燈塔掃向我們。當(dāng)然,這就是脈沖星。
在如此之高的速度下,普通的恒星將會分崩離析,但中子星擁有非常強(qiáng)大的引力,使之能夠旋轉(zhuǎn)如此之快。隨著時間的推移,源自中子星的輻射噴流會逐漸帶走其角動量,這樣中子星就會逐漸減速。
旋轉(zhuǎn)的黑洞
黑洞的旋轉(zhuǎn)速度還能更快。事實(shí)上,當(dāng)黑洞從其伴星吸收物質(zhì)或超大質(zhì)量黑洞吞噬恒星之時,它的旋轉(zhuǎn)速度可接近光速。
物理定律禁止宇宙萬物的旋轉(zhuǎn)速度超過光速,黑洞可在這個極限下存在。最近,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個超大質(zhì)量黑洞的旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到相對論所允許的最高速度(光速)的87%。
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