宇宙中可能存在直径以光年为单位的巨型天体吗？

Answer 1

在经典力学时期，人类盛行机械??的世界观，他们对各种事物的划分是绝对和静态的。比如，认为物质是绝对的实体，其占有确定的空间和不变的质量。

然而，进入到二十世纪，上述形而上学的死板观念被打破了。取而代之的，是有机的统一性，即不存在任何绝对不变的事物。

比如，放射性??元素的被发现，证明质量并不守恒，其仅只是能量的聚集。因此，能量与质量都是关于粒子运动的度量。只是它们所描述的粒子存在状态不同，前者是离散的，而后者则是封闭的。

正是因为能量与质量，在本质上相同，但在形式上不同；所以，两者才可以进行相互的转换，存在着质能守恒定律。

又比如，卢瑟福用阿尔法粒子轰击金箔。其意外地发现，大约只有万分之二的粒子被反射了回来。这说明原子并非实体，原子的体积仅只是电子高速运动所形成的封闭体系。

于是，物质的质量和体积都只具有相对的意义，它们并不是绝对不变的。任何物质的质量和体积，其具体的数值，在一定的程度上取决于与之相互作用的对象，是由相互作用的双方共同决定的。

在现实的生活中，最为常见的例子就是用x光透视人体内部的情况。众所周知，不同频率的光，在本质上是完全相同的，都是受到激发的量子。然而，能量越高的光子，其所具有的穿透性就越大。

比如，可见光会被人体反射回来，所以我们能够借助于光亮看见物体；然而，x射线可以穿透肉体，但却被密度更大的骨头??反射回来，所以我们可以借助于x光的照射，看到人体骨骼的变化。

至于能量更高的伽马射线，可以无碍地穿透许多物体，被用于对密度更高的物体进行探测。而对于能量最大的中微子来说，不存在任何封闭的物体，即便是地球??，中微子也可以无碍通过。

因此，对于天体的定义，取决于我们观察天体的角度和方法。严格地说，只要是高于物理背景的能量聚集，形成了相对稳定的耗散结构，都属于天体的范畴。

只要在足够远的距离，对频率足够低的光子进行感光，即便是松散的星云也可以作为天体被我们观测到。

比如，天上飘的云??，就是相对稳定的天体，其是由无数个离散的水分子组成的。然而，当我们乘坐飞机??进入云层时，却感觉不到云的实体性。

因此，在我们的宇宙中，直径超过一光年的天体比比皆是。当我们仰望夜空，看到的某一微弱的光点，就有可能是数十亿光年之外的星系或星系团，它们的直径都超过了几十万光年。

比如，银河系??的直径大约有二十多万光年。其之所以被称为银河而不是单个星体??，是因为我们的太阳??系处于银河系之中。如果在其他的星系上观察银河系的话，那银河系也只是夜空中的一颗普通的星星。

总之，如果我们抛弃传统的机械观念，将超出物理背景的所有物体都视为天体的话，那么宇宙中绝大部分的天体，其直径都是超过一光年的。

无数个天体就好比是海水??中所泛起的各种大小不一的泡沫，而我们人类以及地球仅只是泡沫中的泡沫。这就是为什么，我们只能微观地观察现实的世界，只能看到直径远小于一光年天体的原因。

Answer 2

一光年有多长？光中以每秒钟30万公里的速度在宇宙穿行一年的时间所走过的距离就是一光年。这个距离大约是94607亿公里。这是一个非常大的天文数字。那宇宙中可能存在着直径以光年为单位的巨型天体吗？

答案是肯定的，宇宙是中存在着这样的巨型天体的。相对于人类的世界来讲，宇宙中的天体都是非常巨大的。像太阳的直径是大约是1392000公里，是地球直径的109倍。太阳的直径已经是非常的大了，但是它的直径是无法和一光年的距离相比的。光只需要不到5秒钟的时间就可以穿越太阳直径的距离。因此太阳的直径只有大约5光秒。

图示：太阳系中最大的天体太阳

那目前已知的体积最大恒星盾牌座UY有多大呢？根据天文学家的观测，盾牌座UY的直径大约是太阳直径的1800倍，也就是大约25亿公里。如果把盾牌座UY放大太阳系的太阳的位置的话，它的星球表面会到达土星轨道附近。即便是这样，盾牌座UY的直径和一光年无法相提并论。盾牌座UY的直径只有2.32光时，只占了一光年的万分之三。

图示：已知体积最大的恒星盾牌座UY

这么看来，在宇宙中已经发现的这些恒星是没有一颗直径超过一光年的了。那宇宙中直径亿光年为单位的天体是哪些呢？就是星云。星云也是宇宙中的基本天体之一，它是由稀薄的气体和尘埃构成的天体。和恒星比起来，星云的质量很大，同时体积也很大，但是密度却很小。普通的星云质量就有上千个太阳那么大，直径可达20光年左右。

简单举几个例子来了解一下星云。

上面这片星云叫做北美洲星云。因为它的形状看上去就像北美洲一样，故此得名。这片星云跨度大约15光年，是个巨大的恒星制造工厂。

这片星云叫做蟹状星云。它和北美洲星云不同的是，它时超新星爆炸后的参与物质。它的大小最长的地方是12光年，最宽的地方是7光年。最宽的地方差不多是太阳到天狼星的距离。

星云在宇宙中千姿百态，没有固定的形状，但是它们却是宇宙中最大的天体。而像银河系和仙女座星系这样的更大的星系是比天体更高一级的天体运行系统了。所以我们说，在宇宙中直径能够一光年为单位衡量的天体非星云莫属了。

Answer 3

光年是个长度单位，若按宇宙尺度来看，用光年来表示距离的话还是比较适合的，因为天体之间的距离动辄就是几百几万光年直到数十亿光年。但单一天体的直径大小相对于天体间的距离来说就显得微不足道了，用光年来表示就很不适合，一般还是用千米来表示天体大小的。

我们先看看光年这个长度单位有多大，以真空中的光速一年走过的距离，1光年（ly）=9460730472581千米(约9.46万亿千米)，这个长度是地球到太阳平均距离（约1.49亿千米）的63240倍。而太阳系的边缘，按照广义上以太阳的引力所能影响的范围，也就是奥尔特云来界定，也只有5万到10万天文单位，也就是半径一光年左右。但这是指太阳系的大小而不是单一天体。那我们看看目前观测到的宇宙中几个最大的天体有多大？

先说恒星，目前已知体积最大的恒星是盾牌座UY，这是一颗位于盾牌座的红超巨星，其直径约23.78亿千米，这样巨大的一颗恒星如果放到太阳的位置，可以把木星的轨道包含进去并接近土星的轨道。如果用“光”来测量的话，光速环绕这颗恒星的一周需要约9个多小时，相比光年这个距离还是显得太小了。

那么比这种超大体积的恒星还要大的天体是什么？只能是黑洞或者和黑洞有关的类恒星天体了，因为黑洞的质量几乎是没有上限的，不过最近有些研究认为黑洞质量上限约为500亿个太阳质量（只是一个理论假说，目前还没有发现这么大质量的黑洞），而黑洞的体积目前来看也没有什么限制，它的体积可以小到比原子还要小（几乎瞬间蒸发），也可以非常大，其半径可能超过整个太阳系。但是以目前人类的观测技术，黑洞对我们来说基本上是隐形的，因此很难确定黑洞有多大。但宇宙中有一种叫做类星体的天体，这是上个世纪60年代天文学“四大发现”之一。

类星体是一种特殊的天体，距离我们都十分遥远，其中心是一颗至少千万太阳质量以上的超大质量黑洞，虽然其中心的黑洞不会发光，但是与周围物质的作用使其成为了宇宙中最耀眼的天体。与星系相比，类星体要小很多，但是释放的能量可以是星系的百千倍。目前为止已知的质量最大的类星体是S5 0014 + 81，根据2009年最新一次测算，这个类星体中心的黑洞质量约为400亿个太阳质量，其史瓦西半径大约有1190亿公里，也就是说，其直径达到了2380亿公里（等于1600个天文单位）！是冥王星轨道的40倍，图中中间那个小白点就是包括冥王星在内的太阳系！

如此巨大的黑洞，其视界范围也只有0.025光年，还是太小了点，但是其周围类似吸积盘的物质直径可以达到光年这个单位，但用光年来描述的话，又显得不太精确，也不方便。

所以，在我们目前所能观测到的宇宙来说，还没有哪个单一天体的大小能以光年来测量，毕竟宇宙很大，天体很小。

Answer 4

我是这样理解的，宇宙中，星球越大它的它热能就越高，引力赿强势就会成为一个星系中心。也就是说一个人有很多钱，就有很多人围着他转

Answer 5

宇宙中体积最大的恒星是盾牌座uy，但它的直径也仅仅是太阳直径的1420倍，光只需要9个多小时就能环绕盾牌座uy一圈，而环绕我们的太阳仅需14.5秒，盾牌座uy的体积虽然说太阳的45亿倍，但它的质量只有太阳的32倍，宇宙中的天体的体积越大质量也就越大，相应的引力就会进一步约束天体的体积，具体到恒星身上就会变成黑洞。

一个恒星的质量如果超过太阳质量的3.2倍，那么它在死亡之后就会变成黑洞，更准确一点来说，任何一个天体只要它的质量达到了太阳的3.2倍以上就都能变成黑洞，黑洞就是由强引力坍缩而成的。

所以宇宙中是不会有什么任何一种星球直径达到一光年的，黑洞也不行。

宇宙中唯一直径达到光年级别的只有天体系统，比如包裹太阳系的奥尔特云直径达到了2光年，我们的银河系直径更是达到了20万光年，但这些都不是单个天体。

超新星爆发后的星云直径也能达到数光年，再距离地球6500光年的金牛座有一个超新星爆发后形成的星云，这个名为蟹状星云的天体直径已经达到了12光年，而且还以每秒1000公里的速度膨胀中。

物理定律规定了宇宙中单个天体体积是不可能达到一光年的，唯有那些天体系统和密度极低的星云可以将直径扩大到数光年。

Answer 6

既然已经是天方夜谭了，我们就来算算。

因为题目中说了直径这个概念，所以默认这个天体是球形的，假设密度与太阳相近。

我们把这个问题简单点，首先一光年是多长？是9.46万亿千米。

那么太阳的直径是多少？1392000千米。

也就是说如果有一个天体的直径是一光年，那么它的直径就是太阳直径的6796336倍。

根据球体体积公式我们知道球体的体积是与球体半径的三次方关联的，所以通过体积计算，这个天体的体积大概是太阳的6796336的三次方倍，这个数字大概是3.139e+20。

而我们又知道，天体的质量几乎完全与体积正相关，而引力与质量正相关。如果假设这个天体与太阳的密度近似，那么它的质量也就是太阳的3.139e+20倍。

现代科学家，讨论的超大黑洞质量是太阳质量的100万-100亿倍，假设我们取最高值100亿倍，那么这个直径一光年与太阳密度相近的天体质量是超大黑洞质量3.139e+10倍。

我们知道万有引力中，引力是与天体质量呈正相关，与天体间的距离呈反相关，黑洞之所以能够吞噬一切，就是因为其巨大的质量。

而这个所谓直径一光年的天体，质量是黑洞质量的300多亿倍，请问啥东西能不被吸走？所以这个问题几乎不成立，最起码在现代科学能够理解的范围内再发展500年也很难成立。

但是不是就完全没有可能存在这样一个天体呢？比如说超级黑洞就是一个质量极大，密度甚至比空气还低，体积还比较小的天体，它与我们在常规物理范畴对于质量、体积与密度的理解有些偏差，既然宇宙中可以存在黑洞，那么当然也可能存在一个体积或者说跨度距离极大、密度极低、质量较大的天体了。

虽然一切皆有可能，但可能性还是低到几乎没有。

Answer 7

答：单一天体的尺度还达不到一光年，但是由单一天体相互联系，组成的引力结合体，引力的影响范围可以达到数十万乃至数百万光年。

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单一天体：也称作单星，指不与其他同类星体构成聚星系统的单个天体。

比如我们太阳，就是一颗恒星类型的单一天体；距离太阳最近的恒星系统，就是由三颗恒星组成的聚星系统，叫做半人马座三星。

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光年是距离单位，表示光一年行走的距离，大约是9.46万亿公里，足足可以绕地球两亿三千六百五十万圈，几个天体的尺度如下：

（1）我们太阳的直径为140万公里；

（2）目前发现体积最大的恒星，是距离地球9500光年的盾牌座UY，直径大约是地球的2000倍28亿公里，约合0.0003光年；

（3）目前发现最大的黑洞，是距离地球104亿光年的Ton 618，质量是太阳的600亿倍，视界半径足足有3850亿公里，约合0.04光年；

（4）银河系直径大约20万光年；

（5）目前发现最大的星系，是距离地球10.45亿光年的“IC1101星系”，据天文学家估计，IC1101的直径为400~600万光年，是我们银河系的20多倍；

以上数据，恒星和黑洞属于单一天体，直径都远远达不到一光年；但是由单一天体组成的星系，直径却高达几十万到数百万光年。

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Answer 8

宇宙中可能存在直径以光年为单位的巨型天体吗？

从上世纪50年代开始，随着世界科学技术特别是宇宙科学、天文学的不断发展，人类的目光已经从地球上逐渐延伸向遥远的宇宙深入处，虽然人类只是到达过月球，但相信不久的将来，火星上也会留下人类的足迹。除了人类自身以外，众多探测器的发射升空，使得我们更加清晰地认识到了宇宙以及其中众多天体的面貌和特征，旅行者1号和2号便是其中典型的代表。

不过，我们需要认清的现实是，人类研制的众多探测器，目前还没有1个飞出太阳系，旅行者1号和2号也仅仅是到达了介于柯伊伯带外缘和奥尔特云之间的巨大空间中，以目前的速度来看，飞出太阳系也至少需要几万年的时间。然而，即使它们飞出太阳系，也早已经与地球失去了信息联系，漫无边际地在宇宙空间中飘荡。

庆幸的是，我们目前通过利用大量的地面天文望远镜和以哈勃、斯皮策、康普顿等为代表的太空望远镜，观测到了来自更加遥远宇宙空间的“朦胧”信息，这些信息有的是以可见光形式呈现，有的以X射线呈现，有的以伽马射线呈现，为我们展现出了许许多多美丽的星空“画卷”。而之所以说信息“朦胧”，主要在于观测目标非常遥远（有的甚至高达200亿光年），我们仅能从宏观上、巨大尺度上进行窥探。

从目前科学界已知的情况看，单一星体的质量和体积都有一定的上限。在一个恒星系统中，恒星在早期形成时所吸聚的物质总量，占据了绝大部分的比例，只有一些“边角料”在恒星风的吹拂下带到外围，从而依次聚合为岩质行星和气态行星，因此无论是在质量还是体积上，行星都无法与恒星相提并论。

仅就恒星来说，能够推动激发内部核聚变的临界质量，即为它理论上的最小质量，通过科学家们测算，只有恒星的质量达到太阳质量的0.08倍时，其内部的压力和温度环境才足以支撑产生量子隧穿效应，继而形成核聚变的链式反应，向外释放光和热，否则最多只能形成一颗失败的恒星－褐矮星。

从上限来看，能够维持恒星外部形态稳定的最大质量，即为它的质量上限。当恒星质量不断增大时，其内部核聚变反应的程度就会增强，推动微观粒子动能提升的程度就越高，向外层表现出来的辐射压力就越大，当外层组成物质受到来自内部的辐射压力，大于它们指向恒星内部的重力值时，恒星的外观形态就会产生“失衡”，推动体积发生膨胀。

而大部分的恒星由于质量不算特别巨大，这种辐射压力和重力压力处于一种动态的平衡，恒星的体积因而呈现出微小的变大、变小的循环过程中。而假如恒星的质量超过埃丁顿极限，即太阳质量的150倍时，内部指向外部的巨大辐射压就会大大高于外层物质的重力，大量恒星外层物质就会被推动剥离出恒星体系，恒星形状的动态平稳被彻底地打破，恒星也就解体了。目前已经观测到的最大恒星为盾牌座UY，其直径为太阳的1420倍，不过质量还不到太阳的10倍。如果按照光年来衡量，盾牌座UY的直径光线从一头穿越到另一头，也仅需2个小时，远远未达到光年的级别。

在科学家长期的观测中，相继发现和证实了黑洞和类星体的存在。而从目前来看，类星体－距离地球非常遥远（100亿光年以外）、光度极高（比直径10万光年的巨大星系的亮度还要大1000倍）、但又不符合单一天体恒星的质量规则，在“黑洞支撑类星体假说”的框架下，由于黑洞中心体积无限小、引力无限大，时空扭曲非常严重，连光线都无法逃逸出来，因此黑洞中心本身不会向外发光，然而黑洞与周围物质产生一系列复杂的作用，使得黑洞的外围可以向外散发耀眼的光芒。这些类星体从观测结果来看，有的直径可以达到1光年的水平，但这并不能代表黑洞有这么大，而是黑洞周围物质的组合体所表现出来可观测形状。

那么，如果我们将“天体”的概念进一步延伸，只要是通过某种力量聚集在一起的物质，都称为天体的话，那么，无论是具有特定形状的卫星、行星、恒星，还是在物质能量聚集所形成的耗散型结构，都可以视为“天体”的范畴，这样的话，我们在天文观测中所看到的各种形态的星云，它们由密度非常低的气体物质、尘埃物质所构成，是宇宙中单一天体孕育的摇篮，它们理应纳入天体范围。

目前观测到的大型星云直径都非常可观，比如蟹状星云直径12光年，鹰状星云50光年等等，而由不同星云构成的上一层级的星云团，直径就更庞大了，可以高达成千上万光年。

Answer 9

宇宙中的天体一般指星球，而星球自身不可能超过一光年的。除非我们把星云、星系也看着天体，那么这样的话随便一些星云和星系的直径都可以超过一光年，比如说我们的银河系，直径就达到了10+光年。

如果这里的天体特制星球，那么理论上根本不允许星球的体积那么大。星球包括行星、恒星、白矮星、中子星。行星体积一般比较小，要小于恒星。因为体积太大的话会导致内部压力过大，要不就是形成恒星通过核反应来抵御引力，要不就是发生坍塌形成白矮星或者中子星，甚至黑洞。比如太阳系内最大的行星木星，其体积是地球的1312倍。如果密度不变体积变得和太阳一样大，那么木星也将会开启核反应变成一颗恒星。恒星也体积也不能过大，过大的体积导致他们即便通过核反应都无法抵御自身引力，因此也会发生坍塌变成白矮星或者中子星或者黑洞。

我们目前已知的最大恒星就是星盾牌座UY，它的直径也才19个天文单位而已。而即便恒星体积再大，也万万不能超过一光年。因为如此巨大的恒星其史瓦西半径都不止一光年，所以坍塌成为黑洞是其必然归宿。