在浩瀚宇宙中，人类不断发现形态奇特的天体：有螺旋状的星系、双极喷流的恒星，还有呈现出“笑脸”的星云。但有一种形状因其亲切而古怪的美感，长期吸引着科学家和幻想家——那就是“甜甜圈”形状。它是否可能作为一种天体的稳定结构真实存在？如果存在，它是固态的恒星？还是气体构成的幻象？本文回顾多篇公开发表的期刊和文章，将带你穿越天体物理的核心问题，从引力到稳定性，深入探索“宇宙中的甜甜圈”究竟是科学事实，还是一场精妙的错觉。
为什么甜甜圈形状如此迷人？
“甜甜圈形星体”通常指环面结构（torus），即一个中心空洞、外部环绕的旋转对称体。在数学上，这是一个标准拓扑体；在人类文化中，它则象征着循环与永恒。
天文图像中常能看到类似结构，比如：天琴座的环状星云 M57；活跃星系核（AGN）中黑洞周围的尘埃环；星系碰撞后形成的环状星系；甚至类星体模型中用来解释视角差异的“甜甜圈尘埃结构”。
这些结构都在视觉上近似甜甜圈，但它们是否真的如名字那样，是一种“环面星体”呢？
引力主导的宇宙偏爱“球体”
要理解甜甜圈形状是否能作为稳定的天体存在，我们必须先看引力的基本原则。
在宏观尺度上，引力是宇宙中最强有力的建构者。当一个天体的质量大到足以克服材料强度时，它将不可避免地向球形塌缩。这是因为：引力总是朝向质心，促使各方向均衡收缩；球体是最小表面积/体积比的封闭形态，能量最小，最稳定；甜甜圈则有一个“空心”中心，无法以对称方式承载自引力。
如果试图维持一个固态的环面结构，所需材料必须具有几乎无限的强度，才能抵抗因自身重力产生的塌缩。在已知物理规律下，这几乎是不可能的。
环面结构存在于气体世界中
尽管固态星体无法成为甜甜圈，气体和等离子体却能“假装”出这个形状，前提是它们处于动态平衡中。
环状星云：例如，太阳演化末期抛出的外层气体会形成所谓的“行星状星云”，其中的M57环状星云便因其美丽的甜甜圈形态而著称。然而，这种形态并不意味着星云真的是三维的环面体，它更可能是球壳或双极喷流的投影效应，我们从特定角度看上去像是环形。
活跃星系核的尘埃环：在银河系中心的超大质量黑洞周围，吸积盘会驱动大量尘埃和气体分布在赤道平面，形成类似“甜甜圈”的环面结构。统一模型认为，这种结构的存在决定了我们从不同方向观测类星体或赛弗特星系时看到的是“有喷流”还是“被遮挡”的样貌。
这些环面尘埃结构是气体动力学、辐射压和磁场作用下的产物，不稳定也不持久，却构成了宇宙中最具代表性的“甜甜圈幻象”。
“真实”的甜甜圈天体存在可能性吗？
在天体物理的边界地带，理论模型提出了若干种可能性，尽管它们尚属推测。
高维黑洞中的环面结构：弦理论和高维引力模型中，五维空间中的黑洞可能以环面形状稳定存在。这种“黑环”（Black Ring）不同于我们熟悉的球状黑洞，拥有角动量支持结构，但这需要四维以上空间来稳定存在。
稀有物质构成的环星：在理论粒子物理中，也曾有人提出奇异夸克物质或“Q-球”天体可能以非球形方式构建，甚至出现部分环状结构。但这些假想物质从未在实验或观测中确认。
星际甜甜圈：科学与幻想的边界
虽然我们目前所知的宇宙中，固态恒星和行星基本上都无法以甜甜圈形状稳定存在，但这并不妨碍科学幻想以此为灵感：阿西莫夫（Isaac Asimov）、克拉克（Arthur Clarke）等科幻大师曾描绘“环形世界”，在其内部建造文明。巨型人工环形结构（如戴森环或诺兰电影《星际穿越》中出现的旋转站）也源于对这种拓扑的浪漫化想象。
真正的科学探索并不拘泥于现有的经验，而是不断从“不可能”中寻求新的理解。
甜甜圈的启示
尽管甜甜圈形状的固态星体并不现实，但这一图像作为视觉隐喻，在帮助我们理解天体结构、观察角度和物理约束方面具有重要意义。它提醒我们，在仰望星空时，不仅要问“这是真的存在吗？”，也要问“我们如何知道它存在？”
天文学的魅力，正是在这种现实与幻想之间来回穿梭。甜甜圈星体——也许只是科学通往更深奥宇宙的“引子”。
