文章
中子星是如何形成的?冰糖大小就有20億噸重,靠近地球后果很可怕
2023/07/29

ADVERTISEMENT

宇宙中有一種星球, 它的直徑只有幾公里到幾十公里不等,但品質卻相當于太陽的1.4倍。相當于你拿勺子在這顆星球上挖起一勺物質,這一勺就至少重20億噸!

這是怎麼回事呢?難道是某個宇宙大師級健身達人在進行一項瘋狂的塌縮運動嗎?當然不是,這個東西就是今天的主角——中子星!

中子星被譽為「宇宙的怪獸」。雖然中子星是如此小和稠密,但它的旋轉速度卻非常快,有的中子星每秒鐘能自轉幾百次甚至幾千次,就像一個巨型陀螺一樣。

同時,中子星還具備十分強的放射[性·能·力]和磁場強度,能夠發射出各種類型的輻射,例如射電波、X射線和伽馬射線等。這些特點使得中子星成為了天文學家們長期以來的研究對象,也讓人們對它們的可怕之處充滿了好奇和恐懼。

中子星的起源

中子星并不是一開始就是由中子變成,其實它是由恒星「變態發育」而來。

當一顆恒星即將走完它的一生,墜入無盡的黑暗中時,成為一顆中子星便會是結局之一。

通常情況下,在恒星即將「歸西」之際,常伴有很激烈的物質反應,而且這一反應將大量消耗其自身能量,直到耗盡為止。這就相當于臨終時的回光返照,其實質就是瞬間把身體里殘留的能量全部消耗掉,從表面上看,似乎是活生生的人,然而,它恰恰是死的終極象征。

宇宙中最強大、最高級的天體——黑洞,也會因自身內部不斷進行著劇烈而持久的化學反應,最終走向滅亡。對恒星而言,連續聚變反應是其回光返照現象,氫原子、氦原子全部耗盡后就宣布死亡了。

也就是說,中子星是一顆已經燃盡了燃料的恒星的遺骸,當一顆 品質大于太陽8倍以上的恒星燃盡了核燃料后,它的核心會塌縮成一個非常小而又超級稠密的天體——中子星。

簡單點說,中子星就像是一顆恒星吃飽了撐著,然后一不小心放了一個屁,整個恒星就炸成了小小的碎片,最中間的那一坨就變成了中子星!

而這個屁就叫做超新星爆炸,而且它釋放出的能量巨大的無比,可以與數十個太陽的能量總和相媲美,亮度在一瞬間能夠提高到讓銀河也黯然失色。

在超新星爆炸的過程中,中子星的品質、旋轉速度和磁場強度等都會受到一定的影響。有些中子星甚至能夠以每秒鐘幾百次甚至幾千次的速度自轉,可以說是宇宙級別的電動小馬達。

中子星密度之謎

如果按照這樣的解釋,那麼中子星理應是一個小巧玲瓏的物體, 可現實是一立方厘米的中子星竟然重達20多億噸,這到底是怎麼一回事呢?

其實原因很簡單,那就是因為中子星的尺寸實在是太袖珍了!我們都知道在同等品質下,體積越小,則單位空間內所容納的物質就越多,也就是密度越大的意思。

據天文學觀測發現,中子星在宇宙之中小的不起眼,半徑只相當于一段馬拉松的距離,平均只有40公里左右。這是它的密度如此之高的根本原因。

中子星是如何形成的?

恒星在其穩定階段,為了維持內外部的平衡狀態,不斷地進行聚變反應從而持續釋放能量,它的壯年階段將在氫聚變全部反應完后結束。隨后氦聚變在恒星內部開始進行,同時膨脹成一顆紅巨星,開始它的老年生活。

隨著時間的推移,恒星的引力開始向內部出現坍塌,物質反應超出了內部能夠承受的范圍,導致整個外殼膨脹解體。這一過程被稱為超新星爆發,更是做一顆中子星至關重要的一步。在超新星爆發中,大量原子通過碰撞形成了一個巨大的等離子體環。整個星體將會由中子取代,形成極高的密度。

相比于恒星初始的穩定狀態,超新星爆發所帶來的結果對于整個天體都是決定性的,因為它徹底改變了恒星的物質狀態。

這個過程中,恒星的能量被大量消耗,導致引力開始向內部坍塌,并逐漸超出其自身的承受范圍,最終,質子和電子會在恒星內部融合成中子,整個恒星被中子所替代,密度達到極高水平。

不過,值得注意的是,并非每個恒星都能夠演化為中子星。更大更重的恒星,可能會直接變成黑洞,而更小更輕的星球,則有可能變成白矮星。

中子星的特點

不僅僅是密度很大,中子星也有很多其他的特征。

比如說在引力方面。中子星具有巨大的品質,一般在太陽品質的1.4倍~2倍之間,但其尺寸很小,僅約數十公里,所以密度很大。這就導致中子星的引力極其強大。

所以如果你要問「如果站在中子星上是什麼體驗?」,那麼很遺憾無法回答,因為在這種超過地球幾百萬億倍的引力下,還沒等你靠近中子星,就會被它強大的引力撕成碎片。

其次是磁場。中子星的磁場也非常強大,磁場強度通常比地球高百萬倍甚至數千萬倍。主要是因為原恒星內部的磁場在塌陷時也被壓縮并強化了。在中子星表面產生了一層磁場環,從而形成了極強的磁場梯度。

中子星的磁場強度可以達到30000特斯拉,可能大家對這個數字沒有什麼概念,舉個例子,醫院的核磁共振是我們在地球上所能接觸到的最強磁場,也只有3個特斯拉,僅僅只是中子星的萬分之一。在這種磁場中,你還沒靠近中子星,就已經在幾萬公里外的超強磁場中細胞破碎,全身解體了。

中子星之最

中子星是天文學研究中一個重要的領域,近年來也有不少新的發現和研究:

①科學家們使用NASA的射電望遠鏡在銀河系內探測到了一顆密度最高的中子星,達到每立方厘米幾百萬億克,相當于把月球壓縮成一個乒乓球。

②2019年,中國科學家使用中國自主研制的FAST射電望遠鏡發現了一顆名為J1012+5307的中子星,它具有極強的磁場,是能夠觀測到的磁場最強的中子星之一,高達1兆特斯拉;

③2021年,科學家們利用Chandra X射線望遠鏡觀測到了一個名為PSR J1818.0-1607的中子星,它的自轉周期只有1.4毫秒,是已知最快的中子星之一。

這些新的研究成果為我們進一步了解宇宙的演化提供了重要的線索。

同時也豐富了我們對中子星的認識。

結語

總之,中子星是宇宙中一種極其神秘而奇特的天體,它的密度和磁場強度超過了我們的想象。科學家們對中子星的研究已經取得了一些重要的成果,但還有很多問題有待解決。了解中子星的知識不僅可以拓寬我們的宇宙視野,也可以讓我們更加深入地了解自然界的奧秘。

參考資料

「中子星 - 維基百科,自由的百科全書」 1 「中子星(星體)_百度百科」 2

深度詳解003航母,福建艦!跟美國「福特號」比,差距大不大?
2024/05/01
倘若美國的11艘航母全部出動,誰能扛得住?俄:全球僅有一個國家
2024/05/01
中國耗費240億打造重裝合成旅,一個旅的實力到底有多厲害
2024/04/30
終于發生了!轟-6掛載無偵-8,可以在三萬米高空看光一切
2024/04/30
「咬死」ASML,禁止維修光刻機只是開始,輪到中國工程師頭疼了!
2024/04/29
繞不開中國石墨!韓國不得不對美發出「警告」,這次真的站隊了?
2024/04/29
韓國科技部:美國科技全球第一,中國落后3年,韓國落后3.2年
2024/04/29
福建艦航母編隊雙核心,055大驅是帶刀護衛,福建更是核心
2024/04/29
這些都是假的!意林「回旋鏢」潮來了,原來日本人真的不喝馬桶水
2024/04/29
美高層施壓中國電動汽車,國外高官態度強硬:美國不玩只會掉隊!
2024/04/29
跨過16%的生死線,華為鴻蒙系統,活下來了
2024/04/29
美國已不在乎華為麒麟芯片了?認為它不夠先進,無所謂
2024/04/29
「芯片戰」白熱化:荷蘭ASML正式宣布,外媒:中國芯勢不可擋!
2024/04/28
增強6萬倍!中國科學家打破雷達新技術,能精確定位美軍F-22
2024/04/28
華為、榮耀、VIVO到底誰第一?機構數據,沒一個靠譜的
2024/04/28
存儲芯片活了!中國最受傷,韓國最興奮
2024/04/28
波音、空客慌不慌?中國產大飛機C919,再獲1000億大訂單
2024/04/28
中國發展太快,美國想到一個損招,卻忽略了最重要的事
2024/04/28
中國軍力世界第二,和第一的美國有多少差距?聽專家進行分析
2024/04/28
一旦美國與中國開戰,中國是否會試圖,把戰爭帶到美國領土上?
2024/04/28