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中子星密度极大,一立方厘米上亿吨,这是什么概念?
2021年07月12日 新人新作 ⁄ 共 1093字 暂无评论 ⁄ 被围观 39 views+

 

  在一些极端条件下,物质的性质会发生翻天覆地的变化,比如密度。

一大坨棉花经过挤压,能够装在一个很小的盒子中;空气经过压缩后,体积也会变得很小。当压力足够大,物质被挤压的非常厉害,密度也会变得超级的高,远超你的想象。

在宇宙中有一类密度极大的星体——中子星,它是恒星死亡后的残骸。而高速旋转的中子星又被称作脉冲星。中子星的质量一般介于1.5~3倍太阳质量之间,半径则在10~20千米之间,表面温度大约为1000万℃。

  

  中子星上一立方厘米的物质,质量高达1亿吨以上,甚至10亿吨。中子星是目前已知密度仅次于黑洞的天体。在宇宙中,密度比中子星更次一点的天体叫做白矮星。在常温常压下,水的密度为1克每立方厘米,而中子星的密度是水的密度的100万亿倍。

地球的平均半径为6371公里,如果将地球压成中子星,那么地球的半径将变为22米。像太阳这么大的天体,压缩到这种密度,半径也只有10公里左右。

  

  一立方厘米有多大?就是长宽高各一厘米的方块糖般大小。1亿吨,很多人对这个大小没什么概念。以世界上现役最大的航空母舰——美国尼米兹号航空母舰,它的满载重量是10万吨,1亿吨大约相当于1000艘尼米兹号航母的满载重量。

由于密度极大,大量的质量聚集在非常有限的空间内,中子星表面的引力场极其强大。表面的逃逸速度高达10万~15万千米每秒,如果从中子星表面发射火箭,速度必须要大于光速的1/3~1/2。然而,任何物体掉到中子星表面都会被撕碎。如此强大的引力,使得从中子星附近经过的光都要沿抛物线轨迹运动。

  

  要形成如此强大的密度,必须要有非常强大的压力。中子星是恒星死亡后的产物,恒星在死亡时会发生极其猛烈的大爆炸,余下物质的质量大于1.5倍太阳质量(这个临界质量被称作钱德拉塞卡极限)、小于3倍太阳质量(奥本海默极限)时,会坍缩成中子星。一般质量在太阳质量8~20倍的恒星,最终都会演变成中子星。

中子星的密度实际上就是原子核的密度,你甚至可以把中子星看成一个巨大的原子核。

一般而言,原子就是物质的基本组成单元,地球上的万物就是由不同种类的原子(或者说元素)构成的。原子又由原子核和核外电子构成,原子核则由质子和中子构成。中子和质子都是由夸克构成的,它们可以互相转化。

  

  原子核带正电,电子带负电,电子之所以没有掉进原子核,就是由于存在电子简并压,这是由泡利不相容原理产生的。

  

  只要压力够,任何物质都可以被压缩。当压力足够大,超过电子简并压时,核外电子就会被挤进原子核内,与核内的质子结合形成中子,从而形成一种全新的物态——中子态。如果继续施压,中子简并压也抵抗不了,就会形成黑洞。

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