宇宙科普
奇趣大曝光
趣味科學
    
一立方厘米10億噸, 一勺重量堪比珠峰!中子星到底是何方神圣?
2023/08/17

熱衷天文的朋友們肯定都熟悉中子星,這類神秘星體的密度之大簡直令人驚訝, 每立方厘米大概都有著十億噸的重量

通俗點來講, 僅一勺中子星物質,就和整座珠穆朗瑪峰差不多重!據科學家的推算, 如果地球是中子星那種質量密度的話,那麼地球將會變成一個直徑22米的球體。

除此之外,這種天體還能夠散發出驚人的能量輻射,其威力高達太陽輻射的幾百萬倍。說到這里,大家或許都會好奇, 中子星究竟是如何形成的?它又為何會具有如此巨大的密度呢?

中子星的誕生

上世紀六十年代,世界各國科學家在天文領域的探索技術不斷發展,發現了中子星的身影。最初我們稱之為 「脈沖星」因為它們持續不斷地發射電磁波脈沖信號,如同宇宙中的閃爍明星,為研究恒星的進化提供了重要的方向。

中子星源于恒星的不斷進化,當恒星質量超過太陽質量的8倍時,它耗盡了自身核心的「燃料」,無法繼續維持內外部核反應的平衡,內部的引力開始壓倒外部的推力,最終導致恒星坍縮,出現 超新星爆炸現象。

這一過程產生巨大的壓力,將電子壓縮到原子核中,使之與質子中和形成中子。由于中子不帶電,并且相互之間不再相互排斥,中子會緊密連接在一起,填滿了原本空曠的原子內部空間。

因此,中子星的密度非常高,就像一個原子核的巨大集合體。并且它的質量和硬度也超乎想象,所以科學家們都稱之為是「密度之王」。

除了中子星,宇宙中還存在一種更神秘、更令人驚嘆的天體,那就是黑洞。黑洞也是由恒星演化而來的,它的密度無限大,引力極強。 我們可以將黑洞看作是中子星的進化版本,具有更強大的引力和時空扭曲能力

那麼兩個都蘊藏著如此巨大能量的天體碰撞,又會產生什麼樣的后果呢?

2020年歐美和日本的天文學家們組成一個研究團隊,用美國的 激光干涉引力波天文台和意大利的 處女座引力波天文台探測出兩次引力波,后面得出結論是黑洞與中子星相撞時產生。

這種相撞我們不能再簡單的現象成「火星撞地球」,因為 密度更大的黑洞是先將中子星「撕碎」,然后完全「吞噬」,形成了一個更大的黑洞。這個了不起的發現用論文的形式發表在國際權威天文學刊物《天體物理學雜志快報》上,引起了科學界極大關注。

我們是如何發現中子星的

中子星半徑通常只有10千米左右。如果置身于這顆星球表面,騎著腳踏車轉上一圈,或許連一天的時間都不需要。并且這些中子星距離我們數百上千光年相當遙遠,那我們是通過什麼樣的方式發現了它的身影呢?

前蘇聯的物理學家朗道曾在1932年預測宇宙中可能存在中子星,但遺憾的是一直未被得到證實。然而,天文學家們卻意外地在1967年接收到 源自宇宙中的一種奇怪的電波,這種電波非常的有規律,引起了世界上廣泛的關注。甚至有許多人都堅信,這一定是來自外太空外星人在向我們傳遞信息。

經過幾年的研究,英國天文學家休伊什揭開了謎底,證明這奇特的電波源自于一種特殊的天體,人們把這種天體命名為脈沖星。這些脈沖其實是因為中子星高速自轉時產生的信號

原來中子星不僅擁有無比強大的引力,表面溫度也非常高,可達1000億~10000億K,因此能夠釋放出比太陽還要耀眼100萬倍的能量輻射。

又因為中子星每秒都在高速自轉,因其自轉軸與磁極并不完全對齊,這讓這顆星體成為宇宙的「燈塔」,從磁極以某一獨特的角度向宇宙空間發射強大能量的射線。

正因為中子星的這個特質,天文學家們巧妙地借助射電望遠鏡等高科技裝置,聚焦于宇宙中微弱的信號,將中子星釋放出的光芒捕捉到眼前,接收到它們發出的穩定脈沖信號。

科學家可以根據它們周圍天體運行軌道、射電信號和X射線數據,結合相對論理論來推測它們的質量。

隨后世界各國科學家們都開始了對中子星的無限探索,1974年Joseph Taylor和Russell Hulse發現了由 兩顆中子星組成的第一顆雙星脈沖,它們正在圍繞著質心運行。

令人興奮的是,這一發現恰好 驗證了阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論的預言即大質量物體在短雙星軌道上會發射引力波,導致軌道逐漸衰減。

了解了中子星的特性后,讓我們再來做一個腦洞大開的假設 ,如果我們將一立方厘米中子物質輕輕放到地球表面上,結果會如何呢?

一立方厘米中子星放在地球上

大家看到這可能會想象是 將一個10億噸的物體壓在一厘米的面積上,地表被這塊中子星物質壓得凹陷下去,然后繼續往地球的內部墜落,甚至貫穿地球。但這根本不可能, 因為它一旦脫離中子星,僅靠自己的引力根本沒法維持這麼高的密度,會瞬間炸開釋放出極大能量。

如果真有手段能維持它的簡并態帶到地球,再解除這種穩定狀態,地球就差不多毀滅了。

我們可以舉一個例子,大家都知道恐龍是大約6600萬年前滅絕的。

科學家們推測造成此次事件的原因,就是一顆直徑約為10公里的小行星撞擊了地球,撞擊時釋放出龐大的能量引起爆炸,次生物大滅絕事件造成了恐龍等遠古生物的滅絕。

若把一小塊中子星物質放在地球上,那麼它在地球上釋放的總能量,大概是6600萬年前的那顆小行星的20倍!可以想象的,如果這樣的事情真的發生了,那生活在地球表面的眾多生物都很難幸存下來,人類也不例外。

中子星的發現是20世紀最激動人心的重大發現。為人類探索自然開辟了新的領域,而且對現代物理學的發展產生了深遠影響,成為上世紀60年代天文學的四大發現之一。

在我們的銀河系中至少藏匿著20萬顆中子星,如今我們已經成功地探測到其中的幾千顆。我國的貴州天眼,是目前世界上最大的射電望遠鏡,于2016年竣工并投入試運行,短短幾年的時間里,就捕捉到了240多顆閃爍的脈沖星。

雖然現在人類對中子星知之甚少,更無法接近這種極端天體,但中子星的發現對我們認識和觀測宇宙起著重要作用,特別是脈沖星穩定精準有規律的脈沖信號,就像茫茫宇宙中的燈塔,成為我們進一步探索浩瀚宇宙的導航定位準星。

外婆太會收拾廚房:用墻面收納,讓狹窄「單行道」廚房變整潔
2023/06/02
她住進4.5坪蝸居,小家只有「巴掌大」,但一個人住真挺爽的
2023/07/17
被父母趕出家門,美國男子花20萬美元買一小島,卻擠在7.5坪迷你木屋生活:房子越小,我越快樂
2023/05/31
有些我們「習以為常的家居行為」,實際是錯的,若你家有,最好立馬改掉
2023/05/19
和老人同住后,我終于知道,我們這代人存不到錢的根本原因!
2023/05/31
去小姨家參觀,看到她家這10個「神設計」,我都后悔家里裝修早了
2023/05/13
買了套新房只有15坪,老公花16萬爆改成3房,笑話的親戚不吭聲了
2023/05/10
微波爐已經瀕臨淘汰:別不信,它的替代品用處更大、更便宜
2023/05/20
越來越多人衛生間不裝淋浴房!換成這2種設計,好看又實用
2023/06/10
家里若是有這種「保溫杯」,建議直接丟掉,不是誤導,而是教訓
2023/05/23