宇宙是神奇的,人类目前对宇宙知之甚少。宇宙中还有很多未知,需要我们继续探索。今天我们要学习的是中子星,那么下面就用星座知识来揭秘中子星是什么?由什么组成?
中子星极限密度
典型的中子星密度高达1亿~10亿吨/立方厘米,这已经远远超过了地球物质的密度,相当于一个骰子大小的白矮星物质,就和一座山的质量相当;如果把地球压缩到中子星密度,直径只有大约20米。中子星的极限密度
典型的中子星密度高达1亿到10亿吨/立方厘米,已经远远超过了地球物质的密度,相当于一颗骰子大小的白矮星物质,也相当于一座山的质量;如果把地球压缩到中子星的密度,直径只有20米左右。
中子星是由什么构成的
中子星是大质量恒星可能的结局之一。当恒星燃烧其核心的核聚变物质(聚变为铁)时,由于没有热量来抵抗恒星的引力,所以收缩速度极快(引力坍缩)。这些恒星物质会在核心碰撞在一起,发生铁和后来的核聚变反应,发出不止一个星系的亮度。这是一次超新星爆炸。
爆炸会持续几个星期到几个月。在此期间,铁之后的大量元素将被合成,并被爆炸的力量抛入Tai 空中,作为下一代星系形成的材料。如果剩余核心的质量不超过太阳质量的3.2倍,就会形成中子星。
我们从微观上看一下中子星是怎么形成的?
一个原子是由原子核和核外电子构成。
原子核是由中子和质子构成。从氦原子的结构图来看,一个原子的绝大部分体积都是由核外电子占据。
当压力足够大时,电子会被压缩到最低能级层,这时,电子简并压就会显得很大,如果电子简并压能够抵抗得住重力坍缩,它就会形成白矮星。
当恒星残骸的质量大于1.44个太阳质量时(钱德拉塞卡极限),电子就会被压入原子核之中,电子就会与质子形成中子,这就是中子星。这时抵抗重力坍缩的力就是中子简并压。与电子简并压一样的是,它们都是由泡利不相容原理提供的力。如果残余的恒星内核质量大于3.2个太阳质量(奥本海默极限),就没有什么能抵挡住万有引力了,它会坍缩成一个黑洞。让我们从微观的角度来看看中子星是如何形成的。
原子是由原子核和核外电子组成的。原子核由中子和质子组成。从氦原子的结构图来看,一个原子的大部分体积被核外电子占据。
当压力足够大时,电子会被压缩到最低能级层。此时电子简并压力会显得很大。如果电子简并压力可以抵抗引力坍缩,就会形成白矮星。
当恒星碎片的质量大于1.44个太阳质量(钱德拉塞卡极限)时,电子将被压入原子核,电子与质子形成中子,这就是中子星。这时,对抗引力坍缩的力是中子简并压。和电子简并压一样,都是泡利不相容原理提供的力。如果剩余恒星核心的质量大于3.2个太阳质量(奥本海默极限),没有什么可以抵抗引力,它将坍缩成黑洞。
中子星是一个非常致密的天体,它的密度在8千万吨~20亿吨/立方厘米之间,几乎就是原子核挨着原子核。巨大的引力使它表面的逃逸速度能达到光速的50%。这就意味着一个70千克的人撞上去会释放出2亿吨TNT当量的能量。相当于最大氢弹威力的4倍。
但中子星并不完全都是由中子构成的,由于自由中子的半衰期很短,它的外层中子不断的进行着β衰变,并释放出电子、质子和中微子;中层是由自由中子构成;核心的压力可能将原子核都压碎了,形成夸克构成的核心,但这只是一个猜测。
中子星看上去就像一个巨大的原子核,但它和原子核由强相互作用力聚合在一起不同,是由引力结合在一起的。所以它依然是一个天体。
当然,也不要想把中子星物质单独拿出来:简并压会迅速的将原子核撑开,自由中子也会迅速衰变,在大爆炸中,这些中子星物质就会恢复成正常的原子。中子星是一个密度非常大的天体,它的密度在8000万吨到20亿吨/立方厘米之间,几乎是紧挨着原子核的原子核。巨大的引力使其表面逃逸速度达到光速的50%。这意味着一个70公斤的人撞击时会释放出2亿吨TNT当量的能量。威力是最大氢弹的四倍。
然而,中子星并不都是由中子组成的。由于自由中子的半衰期很短,其外层中子不断发生β衰变,释放出电子、质子和中微子;中间层由自由中子组成;核心的压力可能会压碎所有的原子核,形成一个夸克核心,但这只是一种猜测。
中子星看起来像一个巨大的原子核,但它不同于由强相互作用力聚合而成的原子核,它是由引力束缚在一起的。所以它还是一个天体。
当然,不要试图单独取出中子星物质:简并压力会使原子核迅速扩散,自由中子会迅速衰变。在大爆炸中,这些中子星物质会回归正常原子。
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