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什麼是中子星,中子星的神秘感讓人很著迷,很難想象它的密度

之前,美國科學家在一個距離地球4600光年遠星系中又有重大發現,因為發現了一個或是全宇宙“最大”中子星。

美國WVU天文學家團隊表示,此次發現得益於美國西弗吉尼亞州波卡洪塔斯縣綠色望遠鏡。該中子星被命名為J0740 + 6620,它是有史以來最大中子星,其質量是太陽質量的2。17倍,如果要以地球來做比較的話,是地球質量70萬倍,搞得科學家都直呼幾乎不可能存在,或是全宇宙最大中子星。

當一顆為太陽質量8至30倍恆星燃料用完後會發生超新星爆炸,外層被爆炸力快速丟擲,同時核心坍塌成一顆中子星,所以中子星是宇宙中除黑洞以外密度最大一類天體,密度大得難以想象,如果把我們的地球壓縮成這種密度,那麼地球直徑可能只有一個足球那麼大,一個芝麻大的中子星物質可以壓垮一艘航空母艦。

當一顆恆星能量即將耗盡時,其核心將消耗最後的“燃料”以產生熱量和壓力,巨大恆星的引力如此之強,以至於核心的原子無法與之抗爭。以我們的太陽為例,在恆星生命後期其核心會非常緊密地塌陷下去,以至原子的電子會達到峰值壓力。我們的恆星會達到稱為白矮星的穩定狀態,其中電子的壓力平衡了恆星質量的引力。

但是白矮星只能穩定達到1。4個太陽的質量,這一數值也被稱為錢德拉塞卡極限。如果一個恆星的核心比這個更大,那麼電子壓力就不足以抵抗引力。電子被壓縮到原子的質子中,從而將它們轉變為中子,這樣的話恆星就會成為中子星,而不是白矮星。

簡單地說,白矮星的密度雖然大,但還在正常物質結構能達到的最大密度範圍內:電子還是電子,原子核還是原子核。而在中子星裡,壓力是如此之大,白矮星中的簡併電子壓再也承受不起了:電子被壓縮到原子核中,同質子中和為中子,使原子變得僅由中子組成。而整個中子星就是由這樣的原子核緊挨在一起形成的。可以這樣說,中子星就是一個巨大的原子核。中子星的密度就是原子核的密度。

在形成的過程方面,中子星同白矮星是非常類似的。當恆星外殼向外膨脹時,它的核受反作用力而收縮。核在巨大的壓力和由此產生的高溫下發生一系列複雜的物理變化,最後形成一顆中子星核心。而整個恆星將以一次極為壯觀的爆炸來了結自己的生命。這就是天文學中著名的“超新星爆發”。

大多數的中子星並不像脈衝星那樣會被觀測到,因為它們中的大多數並非巧合地與我們的視線重合。也許所有的中子星都是脈衝星,但只看到其中一小部分是脈衝的。然而在旋轉中子星中存在著許多可觀測到的旋轉週期。

中子星擁有異常強大的磁場,正常的中子星大約有1000億高斯,最強大的大約在1萬億到100萬億高斯之間。(相比之下地球磁場約為0。6高斯)當旋轉作用將中子星壓成一個扁球體的形狀時,磁場會產生相反的效果,將中子星沿著旋轉軸加長,形成一個類似足球的形狀,被稱為長橢球體。

中子星的神秘感讓人很著迷,很難想象它的密度,很難想象它內部呈現出奇怪的特徵,這一發現或會影響我們對物理學的理解。