第1083章 中子星(1 / 2)

文明的见证 独孤慧空 331 字 2020-01-25

在大约1,600光年远的一个叫做j0806的非常著名的双星系统里,两个致密的白矮星每321秒绕各自的轨道旋转一周。钱德拉天文台天文学家的x射线波段数据分析反驳了一个已经给人留下深刻印象的观点这两颗白矮星的短轨道周期处于一种稳定的状态,当他们的螺旋凑的越近,他们的周期越短。即使它们是分开有80,000公里的两个星(地球与月亮的距离是400,000公里),它们也注定要合并的。根据这个艺术家般的观点描述,著名的j0806系统螺旋毁灭的原因便是同爱因斯坦相对论中预言的那样白矮星由于重力波产生的影响而最终丧失它的轨道能量。事实上,j0806可能是我们银河系重力波最明亮的光源之一,可以直接利用未来设立在太空的重力波工具捕获。  白矮星属于演化到晚年期的恒星,恒星在演化后期,抛射出大量的物质,经过大量的质量损失后,如果剩下的核的质量小于144个太阳质量,这颗恒星便可能演化成为白矮星。对白矮星的形成也有人认为,白矮星的前身可能是行星状星云(是宇宙中由高温气体、少量尘埃等组成的环状或圆盘状的物质),它的中心通常都有一个温度很高的恒星──中心星,它的核能源已经基本耗尽,整个星体开始慢慢冷却、晶化,直至最后“死亡”。  电子简并压与白矮星强大的重力平衡,维持着白矮星的稳定。当白矮星质量进一步增大,电子简并压就有可能抵抗不住自身的引力收缩,白矮星还会坍缩成密度更高的天体中子星或黑洞。对单星系统而言,由于没有热核反应来能量,白矮星在发出光热的同时,也以同样的速度冷却着。经过数千亿年的漫长岁月,年老的白矮星将渐渐停止辐射而死去。它的躯体变成一个比钻石还硬的巨大晶体——黑矮星。  而对于多星系统,白矮星的演化过程则有可能被改变(例如双星)。  中子星是除黑洞外密度最大的星体(根据最新的假说,在中子星和黑洞之间加入一种理论上的星体夸克星),同黑洞一样是20世纪激动人心的重大发现,为人类探索自然开辟了新的领域,而且对现代物理学的发展产生了深远影响,成为上世纪60年代天文学的四大发现之一。  中子星的密度为每立方厘米814~1015克,相当于每立方厘米重1亿吨以上。此密度也就是原子核的密度,是水的密度的一百万亿倍。对比起白矮星的几十吨立方厘米,后者似乎又不值一提了。如果把地球压缩成这样,地球的直径将只有22米!事实上,中子星的密度是如此之大,半径十公里的中子星的质量就与太阳的质量相当了。  白矮星一样,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。只不过能够形成中子星的恒星,其质量更大罢了。根据科学家的计算,当老年恒星的质量为太阳质量的约8~2、30倍时,它就有可能最后变为一颗中子星,而质量小于8个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。但是,中子星与白矮星的区别,不只是生成它们的恒星质量不同。它们的物质存在状态是完全不同的。  简单地说,白矮星的密度虽然大,但还在正常物质结构能达到的最大密度范围内电子还是电子,原子核还是原子核,原子结构完整。而在中子星里,压力是如此之大,白矮星中的电子简并压再也承受不起了电子被压缩到原子核中,同质子中和为中子,使原子变得仅由中子组成,中子简并压支撑住了中子星,阻止它进一步压缩。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。中子星的质量非常大以至于巨大的引力让光线都是呈抛物线挣脱。  在形成的过程方面,中子星同白矮星是非常类似的。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复杂的物理变化,最后形成一颗中子星内核。而整个