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宇宙中子星

2019-08-22  育则维善...

中子星是除黑洞外密度最大的星体。 是恒星演化到末期,经由重力崩溃发生超新星爆炸之后,可能成为的少数终点之一,质量没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩形成的一种介于白矮星和黑洞之间的星体。

其密度比地球上任何物质密度大相当多倍。绝大多数的脉冲星都是中子星,但中子星不一定是脉冲星,有脉冲才算是脉冲星。

中子星的表面温度超过1000万摄氏度。内部温度超过60亿摄氏度!它的面积约为300平方公里。

接下来的说点震惊的,淡定一点!

中子星的密度为每立方厘米8^14~10^15克,相当于每立方厘米重1亿吨以上!

此密度也就是原子核的密度,是水的密度的一百万亿倍!

对比起白矮星的几十吨/立方厘米,后者似乎又不值一提了。

如果把地球压缩成这样,地球的直径将只有22米!

事实上,中子星的密度是如此之大,半径十公里的中子星的质量就与太阳的质量相当了。

和白矮星一样,中子星是处于演化后期的恒星,它也是在老年恒星的中心形成的。

只不过能够形成中子星的恒星,其质量更大罢了。

根据科学家的计算,当老年恒星的质量为太阳质量的约8~2、30倍时,它就有可能变为一颗中子星,而质量小于8个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。

但是,中子星与白矮星的区别,不只是生成它们的恒星质量不同。它们的物质存在状态是完全不同的。

简单地说,白矮星的密度虽然大,但还在正常物质结构能达到的最大密度范围内。

在形成的过程方面,中子星同白矮星是非常类似的。

当恒星外壳向外膨胀时,它的核受反作用力而收缩。

核在巨大的压力和由此产生的高温下发生一系列复杂的物理变化,最后形成一颗中子星内核。

而整个恒星将以一次极为壮观的爆炸来了结自己的生命。这就是天文学中著名的“超新星爆发”。

中子星是恒星演化到末期,经由引力坍缩发生超新星爆炸之后,可能成为的少数终点之一。

恒星在核心的氢、氦、碳等元素于核聚变反应中耗尽,当它们最终转变成铁元素时便无法从核聚变中获得能量。

失去热辐射压力支撑的外围物质受重力牵引会急速向核心坠落,有可能导致外壳的动能转化为热能向外爆发产生超新星爆炸,或者根据恒星质量的不同,恒星的内部区域被压缩成白矮星、中子星以至黑洞。

一颗中子星的逃逸速度可以达到光速的一半,也就是150,000公里/秒。

中子星的前身一般是一颗质量为10-29倍太阳质量的恒星。

它在爆发坍缩过程中产生的巨大压力,使它的物质结构发生巨大的变化。在这种情况下,不仅原子的外壳被压破了,而且连原子核也被压破了。

原子核中的质子和中子便被挤出来,质子和电子挤到一起又结合成中子。最后,所有的中子挤在一起,形成了中子星。

显然,中子星的密度,即使是由原子核所组成的白矮星也无法和它相比。在中子星上,每立方厘米物质足足有一亿吨重甚至达到十亿吨。

当恒星收缩为中子星后,自转就会加快,能达到每秒几圈到几十圈。

中子星并不是恒星的最终状态,它还要进一步演化。

由于它温度很高,能量消耗也很快,因此,它通过减慢自转以消耗角动量维持光度。当它的角动量消耗完以后,中子星将变成不发光的黑矮星。

中子星的密度:

密度一般用1立方厘米有多少克来表示,水的密度是每立方厘米重1克,铁是7.9克,汞是13.6克。如果我们从脉冲星上面取下1立方厘米物质,称一下,它可重1亿吨以上、甚至达到10亿吨!

如果我们地球的密度也达到这种地步的话那它的平均半径就只有22米!

中子星的温度:

我们以太阳作比较:太阳表面温度6000℃不到,越往里温度越高,中心温度约1500万度。

中子星形成的初期,它的冷却是经过所谓的乌卡过程,内部的温度降到1亿K时,乌卡过程就停止了,其它的中微子过程继续主导冷却。

1000年后冷却由光辐射主导。此后大约1万年的时间里,表面温度一直维持在10的6次方K左右。

中子星的磁场:

在地球上,地球磁极的磁场强度最大,但也只有0.7Gs。

太阳黑子的磁场更是强得不得了,约1000~4000Gs。而大多数脉冲星表面极区的磁场强度就高达10000亿Gs,甚至20万亿Gs!

中子星的面积:

中子星的面积为约30---300平方千米,地球5.1亿平方千米,地球面积是中子星的约170-1700万倍。

中子星的表面温度约为一百一十万度,辐射χ射线、γ射线和可见光。

中子星有极强的磁场,它使中子星沿着磁极方向发射束状无线电波也就是射电波。中子星自转非常快,能达到每秒几百转。

中子星的磁极与两极通常不吻合,所以如果中子星的磁极恰好朝向地球,那么随着自转,中子星发出的射电波束就会像一座旋转的灯塔那样一次次扫过地球,形成射电脉冲。人们又称这样的天体为“脉冲星”。

下面说一下磁星。

“磁星”是中子星的一种,它们均拥有极强的磁场,透过其产生的衰变,使之能源源不绝地释出高能量电磁辐射,以X射线及γ射线为主。

在1992年科学家罗伯特·邓肯及克里斯托佛·汤普森是最先提出这个理论的。

在其后几年间,这个假设得到广泛接纳,去解释软γ射线复发源及不规则X射线脉冲星等可观测天体。

如果中子星和黑洞相遇会发生什么呢?嘿嘿!聊聊。

当中子星和黑洞相距200~300亿公里时,中子星表层物质发生不稳定,磁场有明显的异常波动。

当两者相距达到100亿公里时,中子星的外物质便会飞逸而出,并在黑洞周边高速环绕,之后中子星便向黑洞“奇点”做螺旋形下坠运动。

当到50亿公里时,黑洞和中子星的磁场剧烈碰撞,并放出大量电子和光,之后中子星的能量便会慢慢消耗,而后被黑洞吞没,其时间依据中子星的体积而论,但一般不会超过6个小时。

你知道吗?迄今为止观测转速最快的中子星代号为J1739-285,每秒旋转1122圈,比地球自转快1亿倍!是在1999年由西班牙天文学家库克勒发现的。

这颗中子星的直径约10千米,但质量却与太阳相近,其密度惊人,高达每立方厘米1亿吨。其巨大引力从临近恒星不断夺取大量炙热气体,并不断诱发热核爆炸。

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