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宇宙中神奇的存在,密度仅次于黑洞,猜猜是谁?

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online_member 发表于 2020-2-24 20:32:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
图解:毫秒脉冲星psr b1257 12

你所见过或触摸过的任何东西,即使是最坚硬的金属,其内部都不像你想象的那么充实。一切实物都是由物质组成的,但物质在很大程度上不是由任何东西组成的!不,我不是想骗你!但如果你把一个物体缩小到原子级别,你会注意到它里面有大量的空白空间。
宇宙中神奇的存在,密度仅次于黑洞,猜猜是谁?28 / 作者:gonet8 / 帖子ID:56348,222199

图解: 原子是元素能保持其化学性质的最小单位。一个正原子包含有一个致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子。

如果你把一个原子增加到一个足球场的大小,原子核(由中子和质子组成)将正好位于球场的中心,大致相当于一个普通弹珠的大小。然而,电子将处于球场的最边缘,肉眼是看不见的。没错!如果你能想象到这一点,那么你就会意识到,原子中有很大一部分都只是一片空白!

然而,如果这块空地上填满了更多的弹珠呢?如果你认为这是一个夸张或无意义的问题,那你就大错特错了。你看,宇宙比你可能想象的要神奇的多,充满了无限的可能性,这会让普通的人类科学家都感到困惑和难以理解。例如…中子星。

一颗中子星的诞生。
宇宙中神奇的存在,密度仅次于黑洞,猜猜是谁?69 / 作者:gonet8 / 帖子ID:56348,222199

图解:中子星(英语:neutron star),是恒星演化到末期,经由引力坍缩发生超新星爆炸之后,可能成为的少数终点之一。

当质量比太阳大8到20倍的恒星死亡时,一些非常奇怪的事情发生了。这颗恒星以超新星的形式爆炸,但它的核心仍然完好无损。如果核心的质量超过1.4倍太阳的质量,它就会开始坍塌。巨大的引力将核心和它的所有亚原子粒子(如质子和电子)压缩在一起,形成了一个令人难以置信的紧密的普通中子网格。

这种坍塌只需要不到一秒钟的时间,但核心结构的变化是剧烈的。中子是如此紧密地堆积在一起,以至核心收缩成直径只有20公里的微小球体,但仍保持其原来球体的质量。请记住,太阳的质量是地球的30万倍。现在,想象一下,一颗质量是地球50万倍的恒星被压缩到一个小城市的大小!
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图解:中子星对比

所以,这就对了!中子星是宇宙中密度最高的天体。当然,可以说黑洞是密度最大的,但考虑到黑洞从现代技术上讲是在观察世界之外的,所以中子星才是密度最高的。

以下是中子星是宇宙中密度最大的物体的五大原因:

1.密度

在中子星中,物质通常拥有的所有空隙都完全被中子占据,中子被恒星的引力聚集在一起,虽然这与中子的意愿是背道而驰的。这使得这颗恒星的密度令人难以置信,以至于1立方厘米的中子(中子星的物质通常被称为中子)大约是4亿吨!为了好理解,让我们以一头大象为例。一头非洲象的平均体重约为4吨。如果你试着把一亿头大象挤进一个方糖里,你会达到与中子相同的密度!头脑直接炸开了。
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图解:中子星的模型

2.重力

如此密度的恒星显然会有极大的引力。如果你站在中子星的表面,你会被压碎到你的原子状态!然而,为了便于理解,让我们假设你站在一颗中子星的表面上,你会比在地球上重1000亿倍!在这个美丽的蓝色星球上,我的体重约为52公斤(510牛顿),但在中子星上,我的体重将达到52000亿公斤(509950亿牛顿)!比一头大象重14亿倍!
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3.旋转速度

中子星是一颗曾经辉煌的大恒星的身体,它在旋转时度过了自己的幸福时间。然而,在超新星爆发后,剩余的致密核心保留了与较大恒星相同的角动量。如果原来的恒星需要几周的旋转时间,那么它的中子星则会以每秒几次的速度旋转!滑冰运动员在收起双臂以提高旋转速度时也会使用同样的技巧。
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图解:速度增加

4.脉冲星

一颗真正的快的中子星发出一种窄辐射束。这些光束与恒星一起旋转,有点像天文灯塔。从地球上,我们探测到这些光束是一种脉冲。这样的中子星因此被命名为脉冲星。这些脉冲星的自转非常稳定,它们可以充当非常精确的宇宙钟!

在双星系统中也检测到一些脉冲星,这意味着它们有另一颗恒星在绕着它们运行。然后脉冲星依靠其邻居的能量和物质旋转得更快。其中一些脉冲星每秒旋转数百次!
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5.磁场
宇宙中神奇的存在,密度仅次于黑洞,猜猜是谁?2 / 作者:gonet8 / 帖子ID:56348,222199

图解:中子星的磁场强度是地球的一百万亿倍

如果说中子星有很强的磁场,那就太轻描淡写了。一颗中子星的平均磁场强度可能比太阳强几万亿倍!然而,一些中子星的磁场比其他中子星要强。

磁星基本上是类固醇上的中子星。它们的质量如此之大,以至于它们的磁场可能是太阳的四千万亿倍!它们相对罕见,只占所有中子星的10%。磁星的磁场如此之强,以至于可以扭曲原子的形状!这就是为什么我们可以认为磁星不稳定而无法存在很长时间的原因。磁场减慢了恒星的自转速度,最终导致了它的灭亡。磁星注定会在大约10000年内迅速消亡,这在宇宙时间尺度上只是昙花一现。

磁星的引力和快速自转严重影响其地壳的完整性。地壳偶尔会断裂,就像我们星球的地壳滑动并引发地震一样;因此,这些事件被恰当地称为星震。如果表面哪怕移动一厘米,由此产生的能量释放就会导致大规模的爆炸!
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图解:脉冲星PSR B1509-58的辐射,一个快速旋转的中子星,使得周边气体X射线发光(金色,来自钱德拉)并且照亮星云的其他部分,这里以红外线可见(蓝色与红色,来自WISE)。

这些星震直接影响磁星的磁场,导致磁星耀斑,类似于太阳耀斑,但强度要强得多。你问有多强烈?几万亿次!在不到一秒的时间内,磁星释放的能量比太阳在25万年内释放的能量还要多!

2004年,绕地球运行的卫星探测到了一次巨大的X射线爆发,以至于他们被爆炸弄坏了卫星的“眼睛”!即使是地球的外层大气也被这一事件部分电离了。它的来源被准确地定位为SGR1806-20磁星上的一次星震。信不信由你,这颗磁星横跨半个星系——大约5万光年远!
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图解:恒星内部不同振动模式的激波穿透不同深度。

我们对中子星研究得越多,就越知道它们的了不起。即使到了今天,我们仍然在发现关于它们的新东西,尽管我们已经研究了几十年。但谁知道以这样的速度研究我们还能了解知道些什么呢!
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黑科学人

相关知识延伸阅读

脉冲星(英语:Pulsar)是中子星的一种,为会周期性发射脉冲讯号的星体。
宇宙中神奇的存在,密度仅次于黑洞,猜猜是谁?11 / 作者:gonet8 / 帖子ID:56348,222199

图解:蟹状星云脉冲星的X射线/可见光波段合成图像

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. 且待少年归- sciabc

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原文地址:今日头条
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