神秘感 什么是中子星,中子星的神秘感讓人很著迷,很難想象它的密度
之前,美國科學(xué)家在一個距離地球4600光年遠(yuǎn)星系中又有重大發(fā)現(xiàn),因為發(fā)現(xiàn)了一個或是全宇宙“最大”中子星。
美國WVU天文學(xué)家團(tuán)隊表示,此次發(fā)現(xiàn)得益于美國西弗吉尼亞州波卡洪塔斯縣綠色望遠(yuǎn)鏡。該中子星被命名為J0740 + 6620,它是有史以來最大中子星,其質(zhì)量是太陽質(zhì)量的2.17倍,如果要以地球來做比較的話,是地球質(zhì)量70萬倍,搞得科學(xué)家都直呼幾乎不可能存在,或是全宇宙最大中子星。
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當(dāng)一顆為太陽質(zhì)量8至30倍恒星燃料用完后會發(fā)生超新星爆炸,外層被爆炸力快速拋出,同時內(nèi)核坍塌成一顆中子星,所以中子星是宇宙中除黑洞以外密度最大一類天體,密度大得難以想象,如果把我們的地球壓縮成這種密度,那么地球直徑可能只有一個足球那么大,一個芝麻大的中子星物質(zhì)可以壓垮一艘航空母艦。
當(dāng)一顆恒星能量即將耗盡時,其核心將消耗最后的“燃料”以產(chǎn)生熱量和壓力,巨大恒星的引力如此之強,以至于核心的原子無法與之抗?fàn)帯R晕覀兊奶枮槔诤阈巧笃谄浜诵臅浅>o密地塌陷下去,以至原子的電子會達(dá)到峰值壓力。我們的恒星會達(dá)到稱為白矮星的穩(wěn)定狀態(tài),其中電子的壓力平衡了恒星質(zhì)量的引力。

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但是白矮星只能穩(wěn)定達(dá)到1.4個太陽的質(zhì)量,這一數(shù)值也被稱為錢德拉塞卡極限。如果一個恒星的核心比這個更大,那么電子壓力就不足以抵抗引力。電子被壓縮到原子的質(zhì)子中,從而將它們轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶樱@樣的話恒星就會成為中子星,而不是白矮星。
簡單地說,白矮星的密度雖然大,但還在正常物質(zhì)結(jié)構(gòu)能達(dá)到的最大密度范圍內(nèi):電子還是電子,原子核還是原子核。而在中子星里,壓力是如此之大,白矮星中的簡并電子壓再也承受不起了:電子被壓縮到原子核中,同質(zhì)子中和為中子,使原子變得僅由中子組成。而整個中子星就是由這樣的原子核緊挨在一起形成的。可以這樣說,中子星就是一個巨大的原子核。中子星的密度就是原子核的密度。
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在形成的過程方面,中子星同白矮星是非常類似的。當(dāng)恒星外殼向外膨脹時,它的核受反作用力而收縮。核在巨大的壓力和由此產(chǎn)生的高溫下發(fā)生一系列復(fù)雜的物理變化,最后形成一顆中子星內(nèi)核。而整個恒星將以一次極為壯觀的爆炸來了結(jié)自己的生命。這就是天文學(xué)中著名的“超新星爆發(fā)”。
大多數(shù)的中子星并不像脈沖星那樣會被觀測到,因為它們中的大多數(shù)并非巧合地與我們的視線重合。也許所有的中子星都是脈沖星,但只看到其中一小部分是脈沖的。然而在旋轉(zhuǎn)中子星中存在著許多可觀測到的旋轉(zhuǎn)周期。
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中子星擁有異常強大的磁場,正常的中子星大約有1000億高斯,最強大的大約在1萬億到100萬億高斯之間。(相比之下地球磁場約為0.6高斯)當(dāng)旋轉(zhuǎn)作用將中子星壓成一個扁球體的形狀時,磁場會產(chǎn)生相反的效果,將中子星沿著旋轉(zhuǎn)軸加長,形成一個類似足球的形狀,被稱為長橢球體。
中子星的神秘感讓人很著迷,很難想象它的密度,很難想象它內(nèi)部呈現(xiàn)出奇怪的特征,這一發(fā)現(xiàn)或會影響我們對物理學(xué)的理解。
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