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来自中子星的“硬菜”,比钢硬100亿倍,宇宙中的“最硬”物质!

 云语禅心 2024-04-29 发布于河南

综述

要说什么是世界上最硬的物质,那非金刚石莫属了。但若是放到宇宙的尺度,金刚石的硬度就显得微不足道了。

浩瀚的宇宙中,存在着许多奇异的物质,其中一种物质的硬度远远超过金刚石,甚至比最坚硬的钢铁还要硬上数百亿倍,它就是中子星。

中子星具体有多硬,已经难以用物理学来量化。但可以知道的是,中子星有着仅次于黑洞的超高密度,堪称是宇宙中难以想象的“硬菜”。

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中子星形成和结构

恒星走到生命的终点时,碳,氢和氦等元素在核聚变中燃烧殆尽,星体外部物质会在引力下冲向内部核心,形成超新星爆炸。

爆炸中,恒星的大量物质被抛射到四周,只有致密的铁核心保留下来。低质量的恒星会变成白矮星,高质量的则坍缩为黑洞,介于两者之间的则变为中子星。

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中子星的核心内部,各种原子被压缩到一个极端的程度,电子,质子以及其他粒子会被压缩成中子,中子星也因此得名。

中子星最外层是氢和氦组成的稀薄大气,表面是原子核和电子形成的外壳,之下是中子,电子和更高质量原子核组成的内壳。再往下是富中子的量子液体形成的外核,至于其中心内核的物质组成,至今仍是一个谜。

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在壳和核心之间,有一层奇特的“核意面结构”,这里压力极高,物质被压缩成了片或面条状,就像意大利千层面一样。

随着不断深入,压力也不断增加,物质会由固态渐渐化为流体,由固态的“面条”,“面团”逐渐变成液态的“面汤”。这里的物质也是人类已知宇宙中最坚硬的物质。

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中子星的特征

中子星的密度非常大,它的半径在几十公里左右,质量却是是太阳的1.35—2.1倍。在这样的密度下,一颗糖球大小的物质就质量就高达1亿吨,和一座山相当。

致密的环境造就了中子星极强的引力场,其内部和邻域的时空是高度扭曲的,表面的重力加速度达到了地球的倍,逃逸速度达到了光速的0.5倍。

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也就是说,在中子星表面1米处丢下一个物体,当它落到表面上时,速度已经达到了2000公里/秒,如果这件物体想要逃离中子星,速度就必须到达光速的一半!

中子星的表面温度可以达到1000万度,相当于太阳中心的温度,而其中心温度可能达到几十亿度。

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中子星质量高,密度高,但体积小,这导致其自转速度非常快,一秒钟就可以转几十圈,这导致表面上形成无比强大的磁场,其强度是地球磁场的几万亿倍。

当大块的“磁铁”旋转时,磁场又会形成强大的电场,高速电子等粒子会在电场的作用下,向外界释无线电辐射。这种无线电辐射就如同岗哨的探照灯一般,周期性扫射着宇宙空间。

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地球可以间歇性受到来自中子星的电波辐射,不同中子星的周期各有不同,短则以毫秒计,长则近十秒。科学家正是依靠这种间歇性释放的能量辐射,才发现了这一奇异的天体。因此,中子星又得名脉冲星。

中子星向外释放辐射的周期非常精确,可以和原子钟相媲美。因此就有科学家设想,在人类开启星际时代后,可以利用中子星来计时和导航。

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“硬菜”的味道

作为宇宙中的“硬菜”,肯定有脑洞大开的人会想,如果要是吃一勺子中子星会怎样?想法很独特,但实现难度可不是一般的高。

首要难题就是怎么靠近中子星。中子星的引力非常大,即使是最先进的宇宙飞船,只要靠近它的引力范围,就会瞬间被吸引,坠落到其表面被强大的重力所摧残粉碎。其次还要考虑的就是温度,中子星表面温度比太阳还高,如此高的温度下,有什么物质能够抵御呢?

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即使不考虑引力和温度问题,想要取一小勺中子星物质也是天方夜谭。中子星表面和内部,其每个基本粒子联系都无比紧密,尤其是“核意面结构”,硬度高到人类难以想象的地步。

即使最坚硬的钢铁和它相比也如同一张烂报纸。就算穷尽人类所有科技,也造不出比它更坚硬的物质。

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这么看来,想要尝一尝中子星做的“意大利面”是不可能了。除非,有某个更高层次的宇宙文明感应到了你的呼唤,用一把无视任何引力,温度和硬度的“宇宙最强勺子”,挖出了一勺中子星送到你的面前。

不过,当你还未张开嘴巴,想要尝试味道时,这种物质蕴藏的巨大引力就会将你撕碎。你身体的每个部位,皮肤,骨骼,器官以及每个细胞,都感受到了强大的压力,在一瞬间分离,解体,被无情撕扯成无数碎片。

接着,碎片的所有物质,包括每一个原子,分子都会在引力的作用下,被瞬间吸向那一小勺中子星,均匀地分布在其表面上,最终被彻底吞噬。

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结尾

时至今日,科学家在宇宙中已经发现了超1800个中子星,它们都在银河系中。除去中子星,宇宙中比中子星密度更大的就是黑洞了,但人类目前对黑洞内部一无所知,所以中子星依然还是人类已知,宇宙内最硬的物质。

想要尝一尝中子星的味道是不可能的,不过地球上就可以找到中子星物质的替代品。中子星的表面上有着大量的铁原子核,如果实在好奇中子星的味道,就舔一舔铁块好了。

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