中子星是宇宙最極端的東西之一。它們就像是巨型的原子核。直徑數(shù)公里,密度卻是超乎想象的大。但是宇宙中怎么會存在這種東西呢?
一顆恒星的生命是由兩種相互制約平衡的力所掌控的,這兩種力就是重力和聚變反應的輻射壓力。在恒星內(nèi)部,氫會聚變成氦。那么最終,內(nèi)部的氫會消耗干凈。如果這顆恒星的質(zhì)量足夠大,氦現(xiàn)在就會聚變成碳。那么這些質(zhì)量巨大的恒星核心就會變得像洋蔥那樣,隨著越來越重的原子核在中心建立,它會變得一層包裹著一層。碳會聚變成氫,然后變成氧氣,再然后變成硅。最終,聚變反應終止于鐵,并且不會再聚變成其他元素了。當聚變停止的時候,輻射壓力就會急劇降低。那么恒星將不能再保持平衡,并且,如果它的核心質(zhì)量超過大約1.4倍的太陽質(zhì)量,它就會發(fā)生毀滅性的瓦解。
核心外部的瓦解速度會達到7萬千米每秒,并且會慢慢瓦解到恒星核心?,F(xiàn)在,就剩下原子內(nèi)部的基本力,來對抗重力的坍縮了。量子力學中電子的排斥會被克服,然后電子,質(zhì)子會融合轉(zhuǎn)化為中子,并融合的像原子核一樣緊密。恒星外層會在這場超新星爆炸中被猛投到太空。所以,這樣就是一顆中子星啦!
它的質(zhì)量是太陽的一到三倍,但是卻緊壓成一個寬度僅25千米的物體!它的質(zhì)量約是地球的50萬倍,直徑卻只有曼哈頓島大小。中子星密度十分大,一立方厘米的質(zhì)量和一個棱長700米的鐵立方是等重的。一小塊大約有10億噸,和珠穆朗瑪峰一樣重。中子星上的重力也是非常驚人的!如果你在中子星表面1米高處扔一個物體,這物體就會在一微秒內(nèi)撞向地面,同時加速到7.2萬公里每小時。它的表面非常平坦,最多只有5毫米的高度差,并伴有一層很薄的熱等離子體。中子星的表面溫度大約是一百萬度,而太陽表面溫度是5800度。
當我們深入探究中子星時,會發(fā)現(xiàn)它的外殼十分堅硬,并且大部分是由鐵原子核的點陣結(jié)構(gòu)形成,且伴隨著許多電子流體。離核越近,我們就會看見更多中子,更少質(zhì)子,直到我們遇到極度密集的中子。中子星的核心非常非常奇怪。我們不是很確定中子星的核心是什么,但是我們最接近的猜測是超流體中子之類的,或是某種叫做夸克~膠子等離子體的超密夸克。傳統(tǒng)下這種說法是沒有意義的,就只有極端條件下才會存在這種情況。就很多方面而言,中子星就像是巨型原子核。二者最大的不同就是原子核是依靠強相互作用結(jié)合在一起,而中子星依靠的是重力。假如你覺得這還不夠極端,那我們再來看一看其他的。
中子星旋轉(zhuǎn)地非常非常快,每秒最少能轉(zhuǎn)幾圈。并且,如果它周圍有可憐恒星被"吐食",中子星就會高速旋轉(zhuǎn)達到每秒幾百次。就好像之前所發(fā)現(xiàn)的PSRJ1748-2446ad中子星一樣。它的旋轉(zhuǎn)速度大概是2.52億千米每小時。這速度如此之快以至于星球形狀很奇怪。我們稱這種星為脈沖星,因為它們能發(fā)出一種很強的無線電信號。還有中子星的磁場大約比地球的磁場強8萬億倍。磁場如此之強,以至于原子受作用而變彎曲。
中子星是宇宙中極端的事物之一,但同時也是很炫酷的事物。有望的是,我們某天將會乘坐太空飛船去研究它們,還會拍攝一些清晰的照片!但是別靠太近哦!
致密星是白矮星、中子星、黑洞等一類致密天體的總稱,它是一類密度特別高的恒星。是在恒星的核能耗盡后,經(jīng)引力坍縮而形成。致密星的平均密度很高,體積很小,表面引力場很強。最小巧的星星是恒星演化的終點,并因此常常被稱為恒星的殘余,當它主要取決于恒星的質(zhì)量殘留的形式形成。這些對象都是小的體積為它們的質(zhì)量,使它們非常高的密度。術(shù)語緊湊星通常使用時是不知道的明星的確切性質(zhì),但有證據(jù)表明,這是很龐大的并且具有小的半徑,因此暗示了上述類別之一。緊湊的明星是不是一個黑洞,可稱為退化明星。
致密星是白矮星、中子星、奇特星、黑洞等一類致密天體的總稱,它們與正常星的主要區(qū)別是不再有核燃料進行聚變反應,熱壓力不足以與自身的引力保持平衡,因而塌縮成尺度非常小、密度非常大的天體。致密星通常是恒星演化末期的終結(jié)形態(tài),恒星演化為何種致密星主要取決于恒星的質(zhì)量。一般來說,質(zhì)量在1倍至6倍太陽質(zhì)量的恒星最終演化成白矮星,并伴隨有質(zhì)量損失,其外殼向外拋出,形成行星狀星云。質(zhì)量為3至8倍太陽質(zhì)量的恒星演化成中子星,更大質(zhì)量的恒星則坍縮成黑洞。
其平均密度約為 10^5 ~10^7 克/厘米^3 , 半徑幾千至幾萬千米 。這種星依靠簡并電子的壓力來與引力平衡,簡并矮星的最大質(zhì)量約為1.4太陽質(zhì)量,稱為錢德拉塞卡極限 。其平均密度約為 10^13 ~10^16克/厘米^3 ,半徑約20千米 。中子星依靠簡并中子的壓力來與引力平衡。中子星的最大質(zhì)量約為5.6個太陽質(zhì)量 , 稱為奧本海默極限。脈沖星就是一種高度旋轉(zhuǎn)的磁中子星。黑洞的質(zhì)量沒有限制,半徑為2GM/c^2,其中G為萬有引力常數(shù),M為黑洞的質(zhì)量 ,c 為光速 。 一個質(zhì)量如太陽的黑洞,半徑只有3千米 。
大多數(shù)分最終會在他們的進化,一個點時,從在其內(nèi)部核融合向外輻射壓力不再能夠抵抗永遠存在引力。當這種情況發(fā)生時,星形折疊在其自身重量,并經(jīng)過的過程中恒星死亡。對于大多數(shù)恒星,這將導致創(chuàng)建一個非常致密的恒星的殘余,也稱為緊湊型明星。致密星沒有內(nèi)部能源生產(chǎn),但會-除黑洞-通常發(fā)射了數(shù)百萬年從崩潰本身留下多余的熱量。根據(jù)我們最近的了解,也可以在創(chuàng)建緊湊明星相分離的早期宇宙繼大爆炸。眾所周知致密天體的原始起源,尚未確定肯定。
雖然體積小巧的星星,輻射,從而冷靜下來,失去的能量,他們不依賴于高溫下保持其結(jié)構(gòu),普通的星星。除非外部干擾和重子衰變,他們能堅持幾乎永遠。黑洞不過是一般認為終于從蒸發(fā)霍金輻射萬億年后。根據(jù)我們目前的標準物理模型宇宙,所有的恒星最終將演變成陰涼致密星,由宇宙進入所謂的時間墮落時代在很遙遠的未來。有一個顯著不同的恒星和熱物質(zhì)團塊等,但在宇宙中所有物質(zhì)最終必須結(jié)束,因為某種形式的致密天體,根據(jù)理論熱力學。
NGC 4993星系中兩中子星相撞后合并,引力波并不是合并后唯一產(chǎn)物。同時還輻射了大量的電磁波,其中包含無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線等由低至高各頻率電磁波,天文學家探測到合并后爆發(fā)了短暫的、超強的伽馬射線,讓距離1.3億光年外的地球地面上的儀器都能感應到。這意味著兩中子星產(chǎn)生的伽馬射線將是附近所有外星生命的惡夢,讓方圓幾十光年內(nèi)所有生命將全部毀滅。
多年來,天文學家曾探測和研究過多啟黑洞合并的事件,盡管足夠震撼宇宙,但即便是太陽系附近的兩個大黑洞合并產(chǎn)生的引力波及電磁波仍然不夠強大,因為從地面接收儀器上表現(xiàn)出信號強度并不大。這是因為黑洞將吃掉合并時產(chǎn)生的大部分能量。在相比之下,而這次距離1.3億光年外NGC 4993星系中的兩中子星合并產(chǎn)生引力波及電磁波卻讓地球地面的接收儀器收到的信號異常強烈,科學家稱此次兩中子星合并釋放出大約2億顆太陽的總能量,引力波讓幾億光年的宇宙空間所有結(jié)構(gòu)引發(fā)擾動,竟讓1.3億光年外地球也產(chǎn)生了波動。
根據(jù)多年的研究成果表明,在地球方圓50光年內(nèi)如果存在著超新星爆發(fā)及中子星合并事件,這對地球生命而言將構(gòu)成迫在眉睫的危險,這類重大的太空奇觀將可能會使地球生命陷入高能量的宇宙輻射中,從而引發(fā)地球生物大規(guī)模的滅絕事件。科學家稱,在2000萬年前在距離地球325光年外的宇宙空間就發(fā)生一次超新星爆炸。產(chǎn)生的輻射讓地球觸發(fā)了冰河時代,發(fā)生了物種的大滅絕,并改變了地球進化過程和人類歷史。
科學家弗蘭克稱,中子星是一個半徑幾十公里的星球,當這些密集物體合并時,它們往往會從兩極射出γ射線的射流。對于剛好處在中子星兩極方向幾十光年外的地球而言是非常危險的。合并后產(chǎn)生的伽馬射線將會摧毀地球的保護傘臭氧層。一旦地球生命沒有了了保護傘,包括陽光在內(nèi)的各種宇宙射線對地球生命而言都將是致命的。
天文學家認為,不要讓宇宙中這些不可逆的天文現(xiàn)象讓你擔憂,因為在幾十光年內(nèi)人類的探測器暫時并沒有發(fā)現(xiàn)有超新星和雙中子星星系存在,經(jīng)統(tǒng)計像銀河系這樣的星系中每10000年才發(fā)生一次。在12萬光年大的銀河系中就算真有此類事件發(fā)生,但在太陽系附近發(fā)生的機率幾乎為零。所以地球上目前是安全的。
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