中子星宇宙中最可怕的天体,一颗冰糖大小的中子星就能毁灭地球
中子星是一个恐怖程度绝不输给黑洞的极端天体,其诞生于恒星的灭亡。简单地说,中子星就是恒星的尸骸。
恒星的存在其实依赖于一个脆弱的平衡,数亿万吨的炽热等离子体被恒星自身的引力拉向恒星内部,极大的压力使得所有物质相互挤在一起,导致氢聚变为氦,也就是所谓的核聚变。
核聚变的过程会释放出巨大的能量,这些能量总是向外,与向内的引力形成一个平衡,只要这个平衡存在,恒星便会处于稳定的状态。
但是总有一天,恒星内部的氢元素将会耗尽。中等大小的恒星比如太阳系的太阳,在氢元素耗尽后,会进入一个膨胀的过程,氦会聚变为碳和氧,恒星最终会变成一颗白矮星。
白矮星是如何一步步变成中子星的?
在那些体积比太阳大很多的恒星内部,氦一旦耗尽,也就是当向内的引力和向外的压力之间的平衡被打破后,引力会占据优势,以一个比以前更大的压力挤压恒星内核。
这会导致恒星内核变得很热,而且聚变过程变得更快。与此同时恒星的外层将会膨胀数百倍,同时生成越来越重的元素。碳会在几百年后变成氖,一年后氖变成氧,再过几个月氧变成硅,硅在一天后变成铁。
由于铁无法提供能量,也不能继续聚变,所以没有了由核聚变产生的向外压力,恒星内核将被外层的物质压碎,导致整个内核开始坍缩。电子、质子等粒子会被紧紧挤压到一起,最终融合成中子。而恒星内部原本如地球大小的内核,会在这时被压缩成一个仅有城市大小的由纯原子核物质构成的球体。
但变化不仅仅只发生在内核,整个恒星在此时都会发生自爆,巨大的引力会把外层物质以四分之一光速的速度向内拉扯,这些物质高速撞到内部核心的时候会被反弹,并形成一个巨大的冲击波,冲击波会把恒星中大部分物质射向外太空,这个过程就是超新星爆发。
爆发产生的电磁辐射,甚至可以照亮它所在的整个星系,而超新星爆发后恒星剩余的部分就是中子星。什么是中子星?它有什么特点?
中子星的质量与一般恒星一样大,但是其直径只有区区几公里,换句话说,一块冰糖大小的中子星质量就有十亿吨重。所以在宇宙所有天体中,中子星的质量仅次于黑洞,甚至光通过中子星附近时,都会受其巨大的引力弯曲。
中子星的高密度使它拥有强大表面重力,一个站在中子星上的人想要离开,必须加速到15万公里/秒的高速,几乎是光速的一半才可以逃离中子星。
但其实人根本不可能站在中子星上,理论上当体重70公斤的人接近中子星时,他会被强大的引力吸引并高速撞向星球表面。撞击产生的能量相当于两吨TNT炸药爆炸产生的威力,但这只是一种比喻,因为现实中人体撞到中子星之前,就已经被强大的引力扯成碎片了。
中子星不光引力大,它的表面温度高达一百万摄氏度,相比之下,太阳只有六千摄氏度。虽然中子星是由巨大的原子核构成的星体,但它在某些方面也有和行星类似的地方。
在中子星液态核心的外侧,包裹着非常坚硬的固态外壳,由超新星爆发时遗留的铁构成。它们相互挤在一起形成晶格,在这层外壳的底层部分,原子核被紧紧挤压,质子和中子重新排列成圆柱体或平面,物理学家称之为核面。
核面的密度异常的高,所以它可能是宇宙中最坚固的物质,基本上无法被破坏。几厘米高的这种物质就能和喜马拉雅山脉一样重。
至于中子星的内核部分,科学家们还不是很确定,在如此强大的压力下,物质的性质究竟如何。它们可能只是单纯地保持着质子和中子的形态,也可能会被分解成夸克。
中子星还拥有超强的磁场,有些中子星的磁场强度可以高达上亿T(特斯拉),而地球的磁场强度仅有10-5T,一块磁铁的磁场强度是0.1T左右。如果磁场强度在往上加,就可以是使一杯水产生漩涡,这是因为水分子具有微弱的抗磁性。当磁场足够强时,水滴就能克服重力悬浮起来。
动物体内大部分成分是水,所以说只要磁场够强,生物体就可以在磁场中悬浮。但是中子星的磁场强度已经超过了人体承受的极限,当人接近中子星,它强大的磁场会使人体内每一滴液体都变成高速子弹从内部击爆身体。
中子星还是宇宙中自转速度最快的天体,它在一秒钟可以自转700周,这比电钻的转速都快。由于中子星自转轴和磁场方向不在同一条轴上,所以中子星旋转时产生的无线电波等辐射将会以一明一暗的方式传到地球,形成一个周期性的电磁脉冲信号。
在科学家第一次发现这种信号时,还以为是智慧文明给地球发来的信号。当两个中子星相遇会发生什么?
宇宙中还有些中子星是成双成对的存在,他们将能量以引力波的形式释放出去,与此同时轨道不断衰减,最终撞到一起。之后可能会产生一个相对较大的,转速更快的中子星。条件符合的话,碰撞之后也可能会形成一个黑洞。
两颗中子星碰撞后还会引发一场大爆炸,产生很多新的更重的原子核。科学家认为这就是宇宙中大多数重元素比如金、铀、铂等元素的起源。所以说你现在戴在手上的金戒指大概率是来自于两颗中子星的一次碰撞。
宇宙中那些早于我们出现的中子星残余物,如今正萦绕在我们身边,我们的现代社会都是以这些由中子星创造的元素作为基础的。或许我们要感谢那些中子星帮助我们创造了自己和我们的世界。
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