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恒星的最快旋转速度可以达到多少?

宇宙中的万物都在旋转,旋转的行星及其旋转的卫星绕着旋转的恒星在公转,而恒星又绕着旋转的星系公转。如此一直旋转下去。

考虑下天空中的火球-太阳,就像所有的恒星一样,我们的太阳也是绕着其轴自转。之所以无法看出来,是因为盯着太阳足够长的时间将会永久损害眼球,这会令人失明。相反,可以使用一种专用的太阳望远镜来观测太阳表面的黑子及其他特征。如果追踪它们的运动,就会发现太阳的赤道每24.47天绕其轴自转一周。两极附近较慢,自转周期为26.24天。

太阳不是一个岩质实心球体,而是一个热电浆球体。因此,不同区域的自转速度各不相同。但其自转很慢,以致于它仍是一个近似完美的球体。太阳表面的自转速度约为7,000 km/h。这听起来很快,但这个速度与其他恒星相比如何?恒星的自转速度最快能达到多少?

观测到的水委一恒星

水委一(Achernar)是一颗自转速度更快的恒星,它是天空中第十亮的恒星,距离我们139光年,位于波江座。水委一的质量约为太阳的7倍,但它每2天就能绕其轴自转一周。如果能近距离观看水委一,它看起来就像一个扁球。水委一的两极跨度为7.6个太阳,但赤道的两端却横跨11.6个太阳。水委一表面的自转速度约为900,000 km/h。

目前所知自转速度最快的恒星是拥有25倍太阳质量的VFTS 102,它距离我们160,000光年,位于麦哲伦星云中的蜘蛛星云——这是一座诞生大质量恒星的工厂。VFTS 102的表面的自转速度可达2000,000 km/h。

事实上,VFTS 102的自转速度快到使其仅能勉强维持住自身。如果速度再快,向外的向心力将会克服束缚着自身的重力,如此就会撕裂自身。所以这也许就是为什么我们没有发现旋转更快的恒星,因为它们无法应对这样的速度。似乎这就是恒星可以旋转的最快速度。

VFTS 102恒星

VFTS 102的另一个有趣之处在于它在太空中飞驰的速度要比其周围的恒星快得多。天文学家们认为VFTS 102曾处于一个双星系统之中,其伴星后来爆炸成为一颗超新星,就像弹射器一样将其释放到太空,从而使VFTS 102的旋转速度变得很快。

不只是恒星会旋转,死亡恒星也可以旋转,而它们的速度完全不在一个等级。当有些比太阳质量更大的恒星(质量约为太阳的1.35到2.1倍)爆炸成超新星之后会形成中子星。两倍太阳质量的恒星残余物能被压缩成直径仅20 km的小球。恒星的所有角动量被留存下来,因此,中子星拥有一个巨大的自转速度。目前观测到的最快中子星为每一秒钟自转700次。我们之所以知道它的速度如此快,是因为它喷发出的辐射就像一座疯狂的灯塔扫向我们。当然,这就是脉冲星。

在如此之高的速度下,普通的恒星将会分崩离析,但中子星拥有非常强大的引力,使之能够旋转如此之快。随着时间的推移,源自中子星的辐射喷流会逐渐带走其角动量,这样中子星就会逐渐减速。

旋转的黑洞

黑洞的旋转速度还能更快。事实上,当黑洞从其伴星吸收物质或超大质量黑洞吞噬恒星之时,它的旋转速度可接近光速。

物理定律禁止宇宙万物的旋转速度超过光速,黑洞可在这个极限下存在。最近,天文学家发现了一个超大质量黑洞的旋转速度达到相对论所允许的最高速度(光速)的87%。

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