中子星(中子星vs黑洞)

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中子星

中子星(neutron star)是除黑洞外密度最大的星体,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。
中子星是由恒星演化而来,它是一种主要由中子以及少量的质子、电子所组成的密度极大的恒星。银河系中著名的蟹状星云的中心星就是一颗中子星。
恒星在燃烧过程中,随着能量的耗尽,它的外壳开始向外膨胀,而它的核却受反作用力的影响开始收缩。恒星的核在巨大的压力和由此产生的高温下发生一系列的物理变化,最后形成一颗中子星内核。整个恒星将在一次极为壮观的爆炸中结束自己的生命。中子星也就在恒星的这次爆炸中诞生了。根据科学家的计算,当老年恒星的质量大于10个太阳的质量时,它就有可能最后变为一颗中子星。
在中子星里,巨大的压力将电子压缩到了原子核中,同质子中和为电子,使原子变得仅由中子组成。而整个中子星就是由这样的原子核紧挨在一起形成的。可以说,中子星就是一个巨大的原子核。中子星的巨大密度使得它的质量更是大得惊人,每立方厘米的质量为1亿吨,半径10千米的中子星的质量就与太阳的质量相当了。
中子星是目前被人们探知的体积最小的恒星。由于中子星的体积很小,所以不能用热辐射接收器观测到。但人们可以接收到它们的射电脉冲,在研究脉冲星和双星X射线源时能够发现它们。
中子星(neutron star)是除黑洞外密度最大的星体,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 来自:求助得到的回答

中子星

中子星vs黑洞

其实这个结局并不复杂,对地球没有任何影响,根本啥也不会发生。

致密的天体

实际上,白矮星,中子星,黑洞是挥围热证滑讲看宇宙中的致密天体,质量未必比恒星大,但密度都要比普通的天体大得多。比如:中子星一勺子大概就是一立方立厘米,质量差不多就得有好几亿吨重。为什么这些天体的密度会这么大呢?

我么要从原子的结构说起,我们都知道原子是由电子和原子核构成的,原子核又是由质子和中子构成的。

但实际上原子结构超乎很多人想象的,这是因为它几乎是“空”的,这里的“空”指的不是物理学上的“空”,而是我们平时常说的那种“空。其中原子核只占原子大小的不到1%,而电子还要更小一点。这是卢瑟福通过实验证实的结果,他利用α粒子去轰击金箔,发现大多数的粒子都是直接穿过去的,只有极其少量的才会发生偏批圆缺销章希条折。

通过理论计算,我们就会发现原子核和电子其实很小很小,如果原子有足球场那么大,那么原子核可能只有蚂蚁那么大。而电子在原子核外呈现概率云的形式。

也就是构请践合脱即边说,如果外力足够大,“有可能”可以把电子压入到原子核内,然后让原子核排排列。这时候的物质密度就会特别大,远远高于一般的物质。这种可能有没有唱问件飞章呢?

实际上,确实有。白矮星没有做到,不过它在引力的作用下,自身的密跑过毛度也极其大。抵抗它不能进一步收缩的叫做电子简并力。这是什么意思呢?

这是微愿占审业队飞宗史皇后继观粒子(主要是费米子)的一种性质,叫做泡利不相容原理。这个原理的大致描述是:

两个完全相同的费米子,不能处于完全相同的量子态。

啥意思呢?就是说,粒子应该一个萝卜一个坑,每个坑都不一样。不能乱排乱坐,有一个座次的规则。这个规则会使得粒子不会轻易改变自己的状态,产生一种量子效应来抵抗外来的力。电子就武比万叫照备尼脸言款是这样。而构成白矮星胶力道我杀考任区基己的原子就是依靠这种量子效应来抵抗引力的。

而中子作钟促围服触顾扩星呢?由于质量巨大,导致引力巨大。这时候电子的简并别组无态无法抵抗住外来的引力,电子频就会被压到原子核内,电子米二误次手坐活和质子发生反应生成中子,所以整个中子星大多都是中子组成的。

而中子也有简并态,也能产生抵抗引力的作用,中子星不会进一步坍缩就是因为中子的简并态抵抗住了引力。

而黑洞就更猛了,由于质量还要再大一些,引力就更大了,于是,中子的简并态也扛不住引力,在这个过程中科学家预计还有夸克的简并态会抵抗引力,但是目前我们还没有发现夸克星,所以,按照目前的观测就是直接压成了黑洞。


所以,白矮星、中子星、黑洞都是十分致密的天体,大多数的中子星个头都很小,直径也就10~30公里,但他们对于克止刚文同除时空的扭曲程度大于普美判越落完洋代英通的恒星。

一立方厘米的致密天体?

如果这些天体直接放到太阳系来,那就会直接摧毁整个别片百油派士支它到斗挥太阳系。在宇宙中白矮星就常常会吃掉自己的伴星(已经变成红巨星的伴星),然后发生I杂政放a型超新星爆炸。

中子星也同样如此,如果把中子星直接扔到地球上,那地球肯定直接炸了。

黑洞也是出了名的吃货,宇宙中的天体遭遇了它基本上都不会有啥好下场。

但是,如果我们就搞出一立方厘米的这些致密天体,那会如何呢?

实际上,通过上文的讲述,你大概也应该了解到,这些天体能够这么致密,说白了是因为引力的作用,而引力和质量是相关的,质量越大引力越大。也就是说,它们要保持自身的这种恐怖的状态,至少是需要超大质量的。但是一立方厘米的致密天体,其实质量很小,小到它根本无法维持住高密度状态,因此,这一立方厘米的物质只要离开了天体,就是普普通通的物质,没有什么特别的,更不会对地球有任何伤害。


中子星一立方厘米多少吨

地球最高峰,是海拔8848.86米的珠穆朗玛峰,太阳系最高峰,是火星上21000米高的奥林匹斯山。

但在中子星上, 山峰的高度最多只能到一毫米 ,再高的话就会被自身质量压垮,因为中子星的引力在宇宙中仅次于黑洞。

和地球这样直接由岩石和金属组成的星球不同,中子星,以及它的小弟白矮星,并不是直接在宇宙中诞生的, 严格意义上来说,它们其实是恒星的残骸。

太阳这类中等质量恒星,往往只有100亿年寿命,在生命的最后时刻它会经历一次爆炸,外壳会崩溃扩散成一团行星状星云,而内核则会因为过去数百亿年间的重元素累计, 变成一颗每立方米质量高达1000万吨的白矮星。

但在宇宙中,白矮星还只是密度第三大的天体,排在它前面的是中子星,是由1.4倍太阳质量以上的恒星,在晚年经历超新星爆发后坍塌而成的。

和白矮星由原子核与原子核紧密排列组合不同, 中子星的引力已经强大到能压碎原子核的程度了 ,因此在中子星上所有物质都经历过一次破碎,而后才重组成了中子。

理论上来说,由于中子还能细分成夸克,所以宇宙中应该还存在质量比中子星更大,体积比中子星更小的夸克星。

但考虑到中子星直径才几十公里, 夸克星的直径恐怕只有几千米甚至几百米了 ,天文学家想在茫茫宇宙中寻找一颗直径只有几百米的天体,还是非常困难的。

一颗典型的中子星直径只有 10公里 ,但质量却相当于 1颗太阳 ,或者 33万颗地球 ,《三体》中摧毁人类舰队的“水滴”表面绝对光滑,硬度高到让太阳系所有物质和它对撞都是以卵击石,因此它一开始曾被认为是由中子星物质构成的。

在现实宇宙里,中子星表面虽然也很光滑,但并不是“绝对光滑”,天体物理学家认为中子星表面也有“山峦起伏”,只不过受限于超强的引力, 中子星上的山最高只能有一毫米 ,再高的话就会被自身的质量压垮。

对于一个直径十公里,质量接近太阳,自转速度达到2000转/秒的中子星来说,它的赤道线速度几乎达到了光速的一半,也就是 每秒15万公里 。

正是这种达到准相对论速度的自转水平, 让中子排列而成的中子星表面,被离心力甩出了畸变 ,产生了微小起伏的毫米级山脉。

除了因高速自转而产生的山脉外,中子星还在凭借着其巨大的质量释放引力波信号,人类目前为止探测到的引力波,基本上都是由中子星和黑洞引起的。

在爱因斯坦的广义相对论中,引力波是最后一种被人类探测到的宇宙现象,因为宇宙时空虽然能被大质量天体扭曲,但想要产生能被人类探测到的引力波信号, 就必须有两颗大质量天体互相绕彼此近距离公转才行 ,只有这样时空结构才能被剧烈扰动,以光速发出足以传播到整个宇宙的引力波信号。

从未来宇宙航行的角度来看,遍布宇宙各个角落,且寿命近乎无限的中子星们,完全能成为宇宙航行的信标,因为它们发射的周期性电脉冲信号也很显眼, 上个世纪刚被发现时,都被认为是外星文明的信号 ,后来才意识到是中子星引起的。

受到脉冲星周期性的启发,旅行者系列探测器上的镀金圆盘唱片, 就标记出了地球相对于周围若干颗脉冲星的相对位置, 因此期望未来外星文明捕获这两架探测器后,能根据脉冲星定位找到地球的位置。

不过直到今天,旅行者一号和二号探测器也没飞出太阳系, 至少还要再飞3万年,它们才能进入真正意义上的宇宙空间。



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