物質密度能夠大到什麼程度?中子星告訴你:每立方厘米重達20億噸

天空之城 2022/09/02 檢舉 我要評論

此前網絡上有這樣一個調侃的段子, 提問的是宇宙中密度最大的三種東西,而答案當中除了有黑洞和中子星以外,竟然還出現了「新疆切糕」。不過今天咱們要聊的可不是切糕,而是神奇的 「中子星」

中子星身體力行地告訴了我們密度最大的物質能大到什麼程度, 每立方厘米重達20億噸

那麼,到底什麼是中子星?它又是從何而來的?如果我們靠近中子星之后會發生什麼可怕的事情呢?

神奇的中子星

宇宙中的天體千千萬,中子星確實算得上是其中十分特殊的一個了,它的特殊之處不在外表,而是內在。

原來,中子星費盡力氣將自己壓縮成了一種 極端致密的天體 ,它的平均密度超過了飽和核物質密度

簡單來說,如果說宇宙是個巨大的健身房,各個天體都在努力「健身增肌」,那麼中子星一定是里面最恐怖的「健身狂魔」,因為這家伙為了訓練效果更加明顯, 直接對自己的體積進行了「縮水壓縮」

這種程度就相當于, 把高大的珠穆朗瑪峰壓縮成一塊放進咖啡杯的「方糖」一樣

從目前的觀測情況來看,中子星是除了黑洞以外密度最大的天體了。別看它對自己這麼狠,但它實際是位老人家了,就和白矮星一樣, 中子星其實也是恒星步入晚年時的形態

當然,也不是所有的恒星都有資格成為中子星,比如我們的太陽。因為這種高密度首先需要本身質量就很大, 所以當恒星步入老年時質量仍然是太陽的8到20倍,才有希望成為中子星

因此,中子星在「變身」的時候, 就會將自己的內部塞滿由中子組成的流體,外部則套一個固態的鐵外殼,密度能達到每立方厘米20億噸。如果我們同比例對地球進行壓縮,那麼地球將變成一個直徑只有22米左右的天體。

所以,千萬別「以貌取人」,覺得中子星看起來很小,就不把它當回事。實際上這家伙質量非常恐怖, 半徑為十千米的中子星質量就基本與太陽一致了

由此可見, 中子星確實證明了密度最大的物質能把自己壓到什麼程度。雖然它和黑洞之間還是差一些,但是依舊保持著「恒星」的面貌,做到這樣已經很不容易了。

說到這兒,有人可能很疑惑,既然中子星都已經將自己壓縮到如此迷你的樣子了,人類到底是怎麼發現它的呢?

中子星的發現歷程

當科學家認識到恒星并非真的「永恒」時, 就猜測所有恒星走到生命終結的那一天,都會展現出不同的形態

我們知道, 恒星都誕生于星云,那些巨大的星云在引力作用之下坍縮、分裂,最終當溫度達到一定臨界點時,坍縮的氣體被點燃,壓強使得引力坍縮現象終止,恒星就在此刻誕生了。

可以看出,恒星自坍縮當中誕生, 而隨著其內部熱核聚變對原材料的消耗,它又會隨「引力坍縮」走向一生的終點

有的恒星變成了白矮星,成為了宇宙中沉默的一顆星。有的卻異常的倔強, 將自己壓縮成了中子星,變成了宇宙中閃耀的燈球。為什麼說是燈球呢?這還得從中子星的發現歷程說起。

1844年時, 有科學家發現天狼星的伴星竟然是一顆和太陽質量相當但是很難被觀測到的天體。后來根據光度和溫度,確定了這是一顆 白矮星。而這個白矮星的確定,在后來為科學家們打開了中子星的窗口。

資料顯示,基于E. Fermi和P. Dirac所發現的費米子量子統計規律,R. Fowler提出在白矮星密度下,從原子中電離出來的大量自由電子將能夠形成非常強大的兼并壓,遠高于白矮星溫度下的熱壓強。

就這樣,大家意識到中子星可能存在,并且在1934年時由科學家專門在論文當中提到了中子星這個名詞, 表示超新星現象其實就是大質量恒星向著中子星轉化過程中出現的

說到這兒,人們雖然確定了這類宇宙致密天體存在,但是已就很難找到它。 直到上世紀六十年代末,科學家發現了一種具有周期性的射電脈沖信號。他們經過研究之后確定,這是一種在宇宙當中瘋狂旋轉的天體發出的,并且為其命名為 脈沖星

需要注意的是, 所有的脈沖星都屬于中子星,但是中子星不一定是脈沖星,所以中子星的特征會更多一些。

不過科學家依舊在發現會發出脈沖的中子星后表現得十分激動,因為這家伙就像是舞廳里閃耀的 燈球,在黑暗的宇宙中瘋狂旋轉。

在2010年時,天物學家宣布發現了迄今為止最大的中子星, 預計其質量是太陽的兩倍左右。不過它看起來還是很小的,可能就和一個城市差不多大。

由此可見, 有脈沖的中子星不僅外形迷你,內核強大,還會在宇宙當中瘋狂地旋轉。比如此前天文學家借助歐空局發現的那顆中子星,每秒就能旋轉 1122圈,簡直比「芭蕾舞演員」還能轉。

那麼,人類有機會到中子星附近親眼目睹它是如何在宇宙中舞蹈的嗎?如果我們靠近中子星會發生什麼可怕的事情?

當人靠近中子星

中子星奇特的外形以及在宇宙中旋轉的身姿,確實讓人十分好奇,甚至生出了前往中子星看看的想法。

可是中子星其實是非常恐怖的存在, 因為它表面溫度非常高,能達到110萬度左右,算得上是宇宙中真正的「炎王爺」了。

此外由于密度非常驚人, 中子星的引力也十分強大,甚至連光線在路過它附近的時候都是以「拋物線」的形式掙脫的

可以想象,如果被中子星的引力捕獲,那麼下場將會有多麼凄慘。 而且中子星的內部壓強也很恐怖,是地球標準大氣壓的300多萬倍

因此,當人靠近中子星的時候, 就會被其恐怖的引力直接扯成碎片。并且這個距離范圍可能是非常遠的,在尚未察覺的時候就會被迷你的中子星拉扯到身邊,變成一堆碎片。

當然,如果我們假設人在排除萬難之后還是抵達中子星了,并且還登陸了, 可人依舊會被中子星的表面影響,直接變成這顆恐怖星球加工自己的原材料

就算這種影響也被假設不存在, 高溫也會直接把人蒸發,還能讓整個肉體都融入中子星當中,成為它的一份子。

由此可見,中子星確實證明了「以貌取星」的方法在宇宙中是不適用的,因為它只是表面上看起來可愛迷你罷了,其實卻有著神奇的超能力。 小小的身體當中,蘊藏著巨大的能量

值得一提的是,隨著科學家的不斷地探索, 他們認為在宇宙中可能還存在比中子星密度更大的天體

當然這里說的不是黑洞,而是另外一種類似中子星的天體, 它是「奇異物質」組成的,所以也被科學家稱為 奇異星

巴西國家空間研究所的莫拉雷斯表示,「這樣的星體相比普通的中子星,體積會小得多。一顆質量約相當于0.2倍太陽質量的中子星,其徑大約是15公里左右;而一顆由奇異物質組成的相同質量的天體,半徑大約只有不到5公里。」

不過至今依舊沒有確切的證據能證明在宇宙中存在這種天體,所以除了黑洞之外, 中子星依舊是宇宙中密度最大的天體

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