登陆注册
42845600000023

第23章 中子星

游侠引言

中子星是一种比白矮星密度更大的恒星,主要是由中子以及少量的质子、电子所组成的超密恒星。1932年发现中子后不久,朗道就提出可能存在由中子组成的致密星。1934年巴德和兹威基也分别提出了中子星的概念,而且指出中子星可能产生于超新星爆发。

正文

中子星,主要是由中子以及少量的质子、电子所组成的超密恒星。1932年发现中子后不久,朗道就提出可能存在由中子组成的致密星。1934年巴德和兹威基也分别提出了中子星的概念,而且指出中子星可能产生于超新星爆发。1967年英国射电天文学家休伊什和贝尔等发现了脉冲星。不久,就确认脉冲星是快速自转的、有强磁场的中子星。它的外层为固体外壳,厚约1千米,密度为1011~1014克/厘米3,主要是由各种原子核组成的点阵结构和自由电子气。外壳内是一层主要由中子组成的流体,其密度大约为1014~1015克/厘米3,在这一层中还有少量的质子、电子和μ介子。对于中子星中心部分的密度高达1016克/厘米3的物态,目前还存在着三种不同的观点:(1)认为是超子(一种质量大于核子质量的粒子)流体;(2)是固态的中子核心;(3)是中子流体中的π介子凝聚。

中子星的结构

中子星不仅密度高达1亿吨每立方厘米以上,而且它的磁场强度也高达1亿特斯拉以上。中子星的体积很小,它的半径的典型值约为10千米。中子星的质量下限约为0.1太阳质量,上限为1.5~2个太阳质量。

中子星是由恒星演化而来的。关于中子星的形成,许多人认为:某些处于演化晚期的恒星,在其内部发生极其激烈的核爆炸,随后又急剧收缩,恒星的内部产生极大的压力,把原子外层电子挤压到原子核内,核内的质子与电子结合,形成异常紧密的中子结构物质,这时这颗恒星就演变成为中子星。

中子星爆发之前的表面

中子星半径的典型值约为10千米。密度最低的固态表面是高密度的铁。中子星另一个重要特征是存在强度极高的磁场,超过1012高斯,它使表层的铁聚合成长长的铁原子链:每个原子都被压缩并沿磁场被拉长,而且首尾相接,形成从表面向外伸出的"须状物"。在表面以下,由于压力太高,单个原子不能存在。1967年发现了脉冲星,首次证明了中子星的存在。现已发现300多颗脉冲星,普遍认为它们就是旋转的中子星。蟹状星云脉冲星和船帆座脉冲星的脉冲周期极短,说明它们不可能是白矮星。据认为,脉冲星是由于它们的旋转和强磁场而产生的一种电动力学现象,就像发电机的情况一样。另有证据表明,某些双星X射线源也包含着中子星,它们似乎是由于压缩从伴星吸积到它们表面上的物质而发出X射线的。中子星据信是超新星爆发形成的,在该过程中,随着核心密度增至1015/厘米3,中子压力便会顶住中心核的坍缩。若坍缩中心核的质量超过太阳质量的2倍,则不能形成中子星而可能变成黑洞。

银河系中著名的气体星云--蟹状星云的中心星就是一颗中子星(脉冲星)。中子星是目前已知的恒星中最小的。由于中子星的体积很小,所以不能用热辐射接受器观测到。但接收到它们的射电脉冲,在研究脉冲星和双星X射线源时发现了它们。

蟹状星云的中心星就是一颗中子星

中子星是一种比白矮星密度更大的恒星,中子星的密度为10的11次方千克/立方厘米,也就是每立方厘米的质量为一亿吨之巨!半径十公里的中子星的质量就与太阳的质量相当了。

中子星是处于演化后期的恒星,它也是在老年恒星的中心形成的。当老年恒星的质量大于十个太阳的质量时,它就有可能最后变为一个中子星,而质量小于十个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。

在中子星里,压力是如此之大,电子被压缩到原子核中,同质子中和为电子,使原子变得仅由中子组成。而整个中子星就是由这样的原子核紧挨在一起形成的。可以这样说,中子星就是一个巨大的原子核,中子星的密度就是原子核的密度。

在形成的过程方面,当恒星外壳向外膨胀时,它的核受反作用力而收缩,核在巨大的压力和由此产生的高温下发生一系列的物理变化,最后形成一颗中子星内核。而整个恒星将以一次极为壮观的爆炸来了结自己的生命。这就是天文学中著名的"超新星爆发"。

有时候,遥望星空,你可能会惊奇地发现:在某一星区,出现了一颗从来没有见过的明亮星星!然而仅仅过了几个月甚至几天,它又渐渐消失了。

这种"奇特"的星星叫做新星或者超新星。在古代又被称为"客星",意思是这是一颗"前来做客"的恒星。

新星和超新星是变星中的一个类别。人们看见它们突然出现,曾经一度以为它们是刚刚诞生的恒星,所以取名叫"新星"。其实,它们不但不是新生的星体,相反,而是正走向衰亡的老年恒星。其实,它们就是正在爆发的红巨星。我们曾经不止一次提到,当一颗恒星步入老年,它的中心会向内收缩,而外壳却朝外膨胀,形成一颗红巨星。红巨星是很不稳定的,总有一天它会猛烈地爆发,抛掉身上的外壳,露出藏在中心的白矮星或中子星来。

在大爆炸中,恒星将抛射掉自己大部分的质量,同时释放出巨大的能量。这样,在短短几天内,它的光度有可能将增加几十万倍,这样的星叫"新星"。如果恒星的爆发再猛烈些,它的光度增加甚至能超过1000万倍,这样的恒星叫做"超新星"。

超新星爆发的激烈程度是让人难以置信的。据说它在几天内倾泄的能量,就像一颗青年恒星在几亿年里所辐射的哪样多,以致它看上去就像一整个星系那样明亮!

新星或者超新星的爆发是天体演化的重要环节。它是老年恒星辉煌的葬礼,同时又是新生恒星的推动者。超新星的爆发可能会引发附近星云中无数颗恒星的诞生。另一方面,新星和超新星爆发的灰烬,也是形成别的天体的重要材料。比如说,今天我们地球上的许多物质元素就来自那些早已消失的恒星。

〔问题在线〕

中子星由什么组成?

〔专家释疑〕

中子星,主要是由中子以及少量的质子、电子所组成的超密恒星。

〔探索指南〕

在大爆炸中,恒星将抛射掉自己大部分的质量,同时释放出巨大的能量。这样,在短短几天内,它的光度有可能将增加几十万倍,这样的星叫"新星"。如果恒星的爆发再猛烈些,它的光度增加甚至能超过1000万倍,这样的恒星叫做"超新星"。

同类推荐
  • 神奇的高新科技

    神奇的高新科技

    本套系列丛书推出10辑,主打科技牌。少年儿童要想成为一个有科学头脑的现代人,就要对科学知识和科学热点有一个广泛的了解,这样才能激发他的兴趣和爱好。
  • 系统相对论

    系统相对论

    这本《系统相对论》以物质量子化假设为前提,提出了系统相对论的一元二态物质观,是对物质原理的一种全新的探索。对于当前各物理理论分支间存在的深刻矛盾,作者从系统相对论的视角进行了探讨,并尝试将各物理分支纳入到了系统相对论的理论框架内。
  • 求知文库——濒危的绿色生命

    求知文库——濒危的绿色生命

    本书主要介绍了濒危的绿色生命种类、对人们的生活影响、贡献等方面的知识。
  • 探究式科普丛书-变化无穷的云

    探究式科普丛书-变化无穷的云

    本书从各方面对天空中千变万化的云进行了详细介绍,可以为青少年读者提供一个知识平台,让广大青少年朋友们更全面地了解变幻莫测的云。
  • 破译奥秘大世界丛书:破译神奇地理之谜

    破译奥秘大世界丛书:破译神奇地理之谜

    神奇的地球地球曾有过光环吗人类觉察到太阳系行星上的光环,可能是300年以前的事。17世纪,科学家伽利略首先从天文望远镜里看到土星周围闪耀着一条明亮的光环。后来,人们又用天文望远镜观察了太阳系的其他行星,数百年过去了,也没有听说它们周围出现光环。
热门推荐
  • 我的宠物女天神

    我的宠物女天神

    地球凭空被扩大无限倍。灵气涌入地球。无数的历史古人从地底复苏。世界,注定大乱!他在这世间本是蝼蚁。却回到世界大乱的前三日。而且,是带着一个宠物——女天神一起回来的!传说,即将开始……
  • 创世战纪元

    创世战纪元

    虫族天灾湮灭地球之时,人类联手史前失落文明击溃虫族,然而胜利光辉没有持续多久,更大的惊天秘闻让人类高层震惊无措。即便有史前失落文明的帮助,人类也无法短时间内消化过于先进的知识文明,为了缓解人类的文明断层,一款名为《战纪元》的真实虚拟网游由人类顶尖各类学家和史前失落文明机的器智能共同研发而成,网游规则包含整个史前文明所理解到的所有宇宙规则。而虫族大战时因脑部受伤而失忆的战家天才战倾城则通过这款网游再次一步步的走上人生巅峰:纵横万殿敌星云,统帅八荒灭六合,战家倾城再现世,力挽狂澜乾坤罗!
  • 二女

    二女

    从清末到新中国,两代女性不同的命运发展历程。在时代的洪流下,由于历史大事件的裹挟,小人物的悲催历历在目。虽然书名是二女,但不可否认,这是一个男人的世界。
  • 快穿男神,我来了

    快穿男神,我来了

    自从白小白经历了狗血的人生,被一个快穿系统相中,从此走上了人生巅峰。霸道总裁、娱乐男神、冷情校草……敬请期待。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 三国之裴元庆传奇

    三国之裴元庆传奇

    一箭敌胆寒,一枪扫乾坤,一锤定天下,九零后颓废青年穿越三国,身兼隋唐三大名将武艺于一身,且看裴枫在蜀汉军中掀起怎样的波澜。
  • 绝品豪门女婿

    绝品豪门女婿

    楚天被逼签了一份婚姻协议,成了上门女婿。窝囊废?软蛋?自带被嘲讽光环?不存在的!且看他这个绝品女婿,如何一步步征服冰山老婆,踏平各方势力!
  • 大佬她又双叒叕黑化了

    大佬她又双叒叕黑化了

    高冷面瘫总想把人做掉的深渊之王&腹黑爱装偶尔弱一弱的天道之主*星渊:你不是说你是心愿系统么?统统子:是的呢小姐姐,不过没有副业的系统不是好系统啦【害羞〃?〃】星渊:……败家任务,逆袭任务,攻略任务,轰动任务……你管这些都叫副业?星渊高冷脸:那天小道那个狗东西又是哪来的?统统子:emmm,这个嘛~意外意外啦~小姐姐别生气嘛~星渊:呵呵。某天小道一把拦住深渊之王的脖子:宝贝儿,你说过我是你的,怎么,想赖账,嗯?统统子:哎呀,柠檬树上柠檬果,柠檬树下只有我!提前占个坑啦~更得慢,可以等肥了再来看,谢谢支持哦~
  • 开局一把打野刀

    开局一把打野刀

    这是一把可以升级的打野刀。开局一把打野刀,装备妹子全靠打
  • 违法心理矫治

    违法心理矫治

    本书从司法应用心理社会实践任务出发设计总体框架,分为三大部分,第一部分是违法心理基础技能;第二部分是违法心理实用技能;第三部分是违法心理危机干预。