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1立方厘米物質重20億噸,宇宙中的奇異天體,中子星到底有多可怕
2023/08/15

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蟹狀星云

這片美麗的星云叫做蟹狀星云。1969年,天文學家在它的中心發現了一顆奇異的天體。這顆奇異的天體會不斷的發出電磁脈沖信號,于是天文學家把它命名為脈沖星。脈沖星其實是中子星的一種。

中子星是宇宙中的一種非常奇特的天體。和我們熟知的地球比起來,中子星絕對是一個光怪陸離的世界,那里的一切都遠超我們的想象。中子星是什麼來的?中子星到底有多可怕呢?假如一個人掉到中子星上會發生什麼呢?我們來一起聊一聊中子星。

中子星是怎麼來的?

中子星

在蟹狀星云中有一顆中子星,這并非巧合。蟹狀星云是一顆年老恒星超新星爆發后的殘留的遺跡。科學家認為,宇宙中那些8~30倍太陽品質的恒星在生命終結時,有可能會變成中子星。那麼恒星是如何變成中子星的呢?

在這些大品質恒星生命的最后時刻,它們的內核已經變成了一個「鐵疙瘩」。除了鐵元素之外,恒星的內部已經沒有其他元素可用來核聚變的了。茍延殘喘的年老恒星只能依靠聚變鐵元素維持下去了。可令人尷尬的是,鐵元素沒有什麼「營養」。鐵元素的核聚變過程不但不釋放能量,反而還要吸收能量。因而,此時的恒星內部已經沒有新的能量產生了。

超新星爆發

于是,恒星很快就要涼涼了。恒星的內核溫度降下來了。失去熱輻射壓力支撐的恒星外層物質在引力的作用下迅速向核心墜落。

這個過程就好比數以萬計小行星從四面八方撞向了地球一般。一顆巨大的恒星就這樣坍塌了。

恒星外層物質墜向核心的巨大動能轉化成了熱能。于是恒星發生了猛烈的爆炸。爆炸又將恒星的外層物質拋射到了宇宙中,形成了一片美麗的星云,如同宇宙中綻放的美麗煙火。與此同時,恒星的核心遭到了極度的壓縮,電子并入到質子之中形成了中子。一顆中子星就這麼猛烈的爆炸中形成了。

中子星到底有多可怕?

中子星和地球

中子星擁有巨大的品質。既然中子星是恒星最后殘留的核心,本著瘦死的駱駝比馬大的原則,中子星也小不了哪里去吧!單從品質上看,的確如此。科學家認為中子星的品質一般是太陽品質的1.35~2.1倍。

如果和地球比較,品質最小的中子星其品質也相當于45萬個地球啊。

中子星非常的小。可是從體積上看,瘦死的駱駝卻比馬小。別看中子星的品質相當于45萬個地球,可是它的體積卻非常的小。中子星的半徑一般在10~20公里之間,并且品質越大的中子星其半徑就越小。中子星的半徑范圍也就相當于一個中等城市的大小吧!如果和地球比體積,地球怎麼也能裝得下3200萬個中子星。

中子星

中子星可怕的高密度。我們平常見到的物質都是由原子構成的。原子是由原子核和電子組成的。原子核非常的小,其體積僅占了原子體積的幾千億分之一。如果把原子比作是一個地球,那麼原子核也只有一座摩天大樓那麼大。可見,原子的內部存在著多麼大的空間啊!因此,由原子組成的物質其密度都不是很大,還在我們能理解的范圍內。

然而在中子星上,這一切都發生了改變。由于在恒星超新星爆發的那一刻,恒星的核心受到了極度的壓縮,電子被并入到了原子核內的質子之中形成了中子。原先原子內部巨大的空間沒有了。中子星上的物質就只有一個個緊密排列在一起的中子了。這就好比把地球壓縮到一座摩天大樓那麼大,或者把天狼星壓縮成一個半徑10公里的球體。

中子星的品質

一立方厘米的中子星物質密度可高達20億噸,是地球平均密度的3.6億倍之多。一粒芝麻大小的中子星物質其品質就比得上100艘航空母艦。甚至有人把中子星看做是一個巨型的原子核。所以,中子星上的物質密度高的非常可怕。

掉到中子星上面會怎樣?

飛速旋轉的中子星

假如我們來到中子星上會怎樣呢?也許我們會感到眩暈。地球每隔24小時就會自轉一周。我們把地球自轉一周的時間稱為一天。在地球上,天上的日月星辰會在24小時內輪流劃過天空。如果我們是在中子星上的話,那麼中子星上的一天就太可怕了。

由于中子星保留了原來恒星的大部分角動量,而半徑卻只有原來恒星的十幾萬分之一,因此它的自轉速度快的嚇人。一般的中子星的自轉一圈只需要30秒。在中子星上面,30秒就會過一天。于是在中子星上,星星會迅速的在天空中劃過,留下一道道閃亮的光痕。在這樣飛快旋轉的中子星上面,你會不會感到真真眩暈呢?

中子星

中子星這麼玩兒命的自轉,它自轉速度是不是要超光速了啊?超光速是不可能的。

目前已知的自轉速度最快的中子星叫做PSRJ1748-2446ad。這顆半徑只有16公里的中子星一秒鐘能轉大約716圈,相當于1.4毫秒(0.0014秒)轉一圈。它在赤道上的自轉速度達到了70000公里/秒。然而這也只達到了光速的24%。不過這已經快到讓我們無法想象的程度了。

中子星可怕的表面重力能把人瞬間壓垮。中子星極小的密度使得它有強大的表面重力,其強度是地球表面重力的2000億~30000億倍。這就意味著,如果一個人要是落到中子星上面,他將會承受比地球上大成千上萬億倍的重力。很顯然,這是人類無法承受之重。

中子星物質擊穿地球(想象圖)

極其危險的中子星著陸。中子星的最大逃逸速度能達到15萬公里/秒,也就是光度的一半。也就是說,我們想逃出中子星就必須達到每秒鐘15萬公里的速度。所以,來到中子星,就別想著出去了。

同時這也意味著,如果一個人掉到中子星上面,他落地的最終速度也會達到每秒鐘15萬公里。假如這個人的體重為70公斤,那麼他撞到中子星表面所產生的的能量相當于2億噸TNT當量,或者相當于爆炸了4枚史上最強核彈「沙皇炸彈」。

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