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综述
牛顿的万有引力定律告诉我们 , 物体的引力与其质量成正比 , 因此 , 质量越大的物体引力也就越大 。
对于宇宙中的各种天体也是如此 。 以黑洞为例 , 黑洞的密度与质量达到了极致 , 而极致的质量便带来了极致的引力 , 让黑洞具备了吞噬万物的能力 , 无论是光线、尘埃还是星球, 一旦进入了黑洞都是有去无回 。
与黑洞类似 , 宇宙中还有一种叫作中子星的天体 , 它的密度也达到了极致 , 甚至仅次于黑洞 。
据天文学家观测 , 中子星有着非常惊人的密度 , 1立方厘米就能达到8000万-20亿吨的重量 。 与太阳相比 , 1立方厘米的中子星相当于1.4到3个太阳质量 。
那么 , 中子星为何有着如此惊人的密度?如果人类流落到了中子星上 , 又会发生什么?
中子星的形成根据科学家们观测 , 构成中子星最初形态的并不是中子 , 实际上 , 中子星是恒星末期演化后的产物 。
不过 , 这种演化过程相当漫长并且具有随机性 , 并不是所有恒星最终都会变成中子星 。
在某种意义上 , 中子星就相当于是恒星的尸体 。
因此 , 要了解中子星是如何形成的 , 首先就要知道恒星的形成和归宿 。
- 恒星的形成
在引力影响下 , 大量宇宙物质会向星云中心聚集 , 这就形成了原始的恒星 。 而随着引力的增加 , 原始恒星的体积会被不断压缩 , 就像是一只无形的手在不断地将大量宇宙物质捏在一起 。
当体积被压缩到一定程度之后 , 在高温高压的环境之下 , 恒星内部会发生核聚变 , 释放出大量能量 。
内部释放出的能量抵挡住了外力之下恒星的进一步收缩 , 这样一来 , 原始恒星的内外就保持在了一个相对平衡的状态 , 一颗耀眼的恒星就此诞生 。
在此之后 , 恒星内部会一直进行核聚变 , 氢元素和氦元素便被不断消耗 。 等到了恒星末期 , 由于长期以来的消耗 , 其内部能量已经无法抵挡外部引力 , 因此 , 恒星内外便会再度失衡 。
这时候 , 恒星又将会被不断压缩 , 至于压缩到什么程度则是与恒星的质量有关 。
如果是质量较小的红矮星以及黄矮星 , 那么其电子简并压就可以阻挡引力的坍缩 , 恒星就会演化为一颗白矮星 。
如果恒星的质量要大上一些 , 其核心质量就会超过白矮星的最高质量 , 这时候 , 电子简并压就抵挡不住引力 , 恒星的核心物质就会被引力压缩进原子核 , 再与质子结合形成中子 。
这些中子聚集在一起就能与压缩恒星的引力相抗衡 , 使末期恒星逐渐演化成中子星 。
如果恒星质量再大一些 , 超过了稳定中子星的质量上限 , 也即奥本海默上限 , 那么恒星就会演化成为黑洞 。
由此 , 可以发现 , 由于质量的不同 , 末期恒星会演化成为不同天体 , 中子星也就是由较大质量的恒星演化而来 。
为何中子星的密度奇高大家知道 , 构成一般物质的最小单位是原子 , 原子又是由原子核已经核外电子组成的 。
原子核非常小 , 在原子中 , 它也只占了一万亿分之一的空间 , 可是原子的所有质量几乎都来自于它 。 也就是说 , 原子核外的空间虽然占据了原子的大部分体积 , 但是却几乎没什么质量 。
而以中子为主要结构的中子星有一个最突出的特点 , 也就是它的中子可以压缩原子核外的空间 , 减少核外电子活动的范围 , 这样一来 , 原子核就能紧密地排列在一起 。
因此 , 中子星的密度也就是原子核的密度 , 中子星的奇高密度也就由此而来 。
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