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一颗蚂蚁大中子星碎片掉落太阳系,会有什么后果?

 星辰大海种花家 2020-09-14

国家地理频道的高分纪录片《撤离地球》讲述了一个中子星闯入太阳系,人类在最短的时间内制造宇宙飞船逃离地球的故事,当然这是一整颗中子星,假如一个中子星碎块闯入太阳系,后果会怎么样呢?

撤离地球剧照

中子星是一种什么物质?

简单的说中子星就是恒星发展的其中一个结局,恒星发展一般会有三个结局,白矮星、中子星和黑洞,为什么会有不同的结局是因为诞生这些天体的恒星质量不一样。

恒星的几个结局

白矮星

一般在7-10倍太阳质量内的恒星,未来的发展就是白矮星,这些白矮星也有一些不一样,比如太阳质量一半的恒星就属于静悄悄的那种,但它会因为质量比较小,燃烧缓慢而获得上万亿年的寿命,但最终燃料烧完,内核失去辐射压支撑,引力突破电子简并力,内核诞生为白矮星!

稍大一点则会有一个氦闪过程,比如在2.5倍质量以内,这种类型恒星会烧到氦,但会在核心堆积,等到质量足够多,温度足够高时,氦会突然剧变,形成氦闪,而内核高温也会使氢燃烧更剧烈,形成红巨星,但最后烧完形成白矮星

典型的白矮星,比地球略小,但却有太阳的质量

更大一点质量的恒星则不会经历氦闪,在红巨星后变成白矮星。

中子星

一般大于10倍小于30倍质量的恒星,未来的发展就是中子星,它的过程和白矮星形成不一样,由于这个质量的恒星质量很大,内核的高温会一直烧到铁核,到这个时候恒星内核突然不再产生热量,外壳会在引力作用下坍缩,内核,外壳会在光速40%的速度下撞击,引爆超新星爆发!

内核则由于压力过大,电子简并力也无法抵挡引力的压缩,电子被压入质子,变成中子,所以中子星一种以中子状态存在的天体,约束它的是巨大质量产生的引力。

比较好玩的是中子星和白矮星一起,两者都是质量越大,体积越小,因为更大的质量更能压缩它们自身!

黑洞

当内核的质量超过奥本海默极限时,那么内核坍缩可能刹不住车,直接坍缩向无限小的黑洞了,当然这个过程会伴随超新星爆发,但也有极大质量的恒星会经历光致蜕变直接坍缩成黑洞!

中子星碎块闯入太阳系,后果会怎么样?

上文中我们知道,中子星是在强大的引力下形成,所以它的碎块当然也是中子星物质了,如果它闯入太阳系结果怎样呢?会将整个太阳系拉过去吗绕着它公转吗?

  • 这些中子星物质有多重?

这块蚂蚁大小的中子星物质算它多大呢?最大的蚂蚁长达3.7厘米,这体积也不好算,就算它一立方厘米吧,比较省事,各位不要吐槽哈!按中子星的密度大约在8^14~10^15克之间计算,这个块物质质量最小也8亿吨!

尽管看起来比较重,但也不过一颗小行星的质量,它在太阳系内根本就成不了气候!所以它的质量我们无需考虑!但更可怕的事情在后头!

  • 中子星物质无法保持它的中子物质形态

能约束中子星物质的只有强大的引力,因此脱离了中子星引力的物质,它会处在一种非常可怕的临界状态,因为自由中子的平均寿命约为15分钟,衰变时会释放出一个电子和一个反中微子,这个衰变过程释放的衰变能为:

0.782343 MeV

中子的质量为:939.5654133(58) MeV

大约产生0.08%的质量损失

所这个蚂蚁大小的中子星物质大约在15分钟后就变成其他物质,它的变化绝对令人惊喜,因为这块物质变成贵金属的概率极高,各位可能听过中子星合并产生数个地球质量大小的黄金,而事实上真的会发生!

除了在衰变过程中变成各种贵金属,当然包括黄金一起,但同时会有0.08%的质量损失,那么8亿吨中大约有64万吨的质量消失转换为能量了!这个规模是多大呢?广岛原子弹只有一克的质量损失,能量是2万吨TNT当量!

所以这个天文数字般的能量大约会在15分钟内释放,因此各位就得祈求这颗碎块是从哪里进太阳系了,如果是柯伊伯带,那么在那个方向出现一次能观测到的强烈闪光!

如果透过超空间直接到达地球附近,那么地球就危险了,因为它的衰变伴随着巨大的能量释放,当然主要以高能射线和光辐射表现,地球朝着它出现的一方就遭殃了!

如果它直接出现在地球上的话就惨了,因为地球根本经不起一次64万吨质量亏损产生的能量,这回直接将地球炸裂,当然它还不至于将地球彻底摧毁,但人类已经消失不见了!

不过最有可能的是,这个碎块根本就到不了地球,因为没有所谓的超空间,不会突然出现,那么它在离开母星中子星的时候起,15分钟内就烟消云散了!

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