為什麼恆星的死亡方式存在不同?奇特的中子星是怎麼產生的?

2020-12-11 維普知識

星星不會永遠存在,不同的星星會以不同的方式熄滅。這完全取決於質量:恆星在其核心中融合氫以獲取能量。

具有這種驚人壯舉的最小恆星被稱為紅矮星,因為它們質量較小。它們可以小到太陽質量的十分之一,並且是宇宙高速公路的終極經濟汽車,能夠吸收其氫燃料長達數萬億年。

中等大小的恆星,就像我們自己的太陽一樣,僅在數十億年內就會耗盡其可用的氫。當像我們的太陽這樣的恆星死亡時,它們會以怪誕的慢動作將自己從內到外,最終露出碳和氧核,並留下閃閃發光的星雲。

但是對大恆星呢?由於其巨大的體積,中心的引力極高,迫使核反應以驚人的速度發生。在短短的幾百萬年之內(這似乎是很長的時間,但實際上只是宇宙的眨眼),它們開始了他們的死亡。

當大恆星停止在其核中融合氫時,起初沒有發生任何奇怪的事情。氫的聚變留下了氦氣,由於極高的壓力,氦氣可以在其自身的聚變中被點燃,並被一層燃燒的氫包圍。

最終,正如您可能已經猜到的,核心中的氦耗盡了。熔化的氦氣將我們帶入碳和氧。然後融合,留下矽和鎂。

在大質量恆星生命的最後階段。有一個由鎳和鐵製成的鐵芯,溫度高達一億度。該核心被包圍著,外殼融合了鎂,矽,氧,碳,氦和氫。除此之外,這顆曾經引以為傲的恆星開始腫脹,周圍被破爛的碎片包圍,這些碎片設法逃脫了。

鐵芯形成後,時鐘開始計時。大約15分鐘後,演出將結束。

問題在於,當融合比鐵輕的元素時,會在此過程中獲得一點能量。但是,一旦開始融合鐵和比其重的元素,過程中就會失去能量。因此,遇到了一個根本不穩定的情況:重力繼續希望將恆星拉入,但是並沒有爆炸性的能量釋放來穩定它。

取而代之的是,鐵芯只是擠壓並向下擠壓,達到了令人難以置信的密度,以至於電子被推入質子內部,從而將它們變成中子。在短短的幾分鐘內,整個核被壓縮成一個巨大的中子球,其大小相當於一個密度為數萬億倍的城市(中子星)。

該中子星能夠短暫地阻止圍繞恆星的坍塌。但是所有的氣體,所有這些熾熱的層,都以光速的相當並墜落下來。他們撞擊中子星並反彈。

超新星爆炸是已知宇宙中最明亮,最強大的事件之一。一次超新星爆炸就可以照耀數千億顆恆星。在一天中,超新星將釋放出比我們的太陽在整個生命過程中更多的能量。

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    鑑於密度越來越高時電子費米能迅速增長,朗道認為電子跟質子「緊密」地集合成一種中性的粒子時系統才會較為穩定[1],其後不久查德威克於同年宣布發現「中子」[2]。朗道這一「具有中子物質核心的恆星」的想法後來逐漸發展成為各式各樣的「中子星」模型。1934 年,巴德和茲維基[3]指出超新星爆發之後可能殘留中子星。
  • 白矮星中子星物質已經不能用元素解釋,那麼黑洞裡面還有物質嗎?
    因此錢德拉塞卡極限既是白矮星的上限,也是中子星的下限。中子星的壓力已經將原子壓垮壓碎了,電子被壓進了原子核,與質子中和成為中子,加上原來的中子,整個星球都變成了一個大中子核。中子星是依靠中子簡併壓支撐著巨大的引力壓,但有一個奧本海默極限,就是到達3個太陽質量左右時,就撐不住了,必然坍縮成一個黑洞。恆星形成中子星或黑洞並不一定要一級一級轉變過來,如果恆星巨大,在演化晚期就會直接轉變成中子星或者黑洞。
  • 如果把1立方釐米的中子星物質放到地球上會怎樣?
    中子星的來源中子星是宇宙中密度最大的天體之一,它們之所以擁有極高的密度,與它們的形成方式有關。中子星的前身是恆星,只不過這種恆星要比太陽重得多,它們的質量為8至20倍太陽質量。這種恆星在消耗完核聚變燃料之後,由於輻射壓不足,它們的核心會劇烈坍縮,導致外層物質向外猛烈爆發,從而產生超新星。
  • 中子星是怎麼產生的?為什麼密度會這麼大?
    #了不起的天文航天#中子星是如何產生的?中子星其實是恆星演變過程中的產物,具體來是說是8倍太陽質量的特大質量恆星在演化過程中的其中一種可能的結果。如果恆星的質量依然還足夠大,光子就會進入到鐵原子核內部,把鐵原子擊碎,質子和中子就開始游離於恆星的內核當中,只有的質子遇到電子就會生成中微子和中子。此時,就會發生超級勁爆的超新星爆炸。這種類型的超新星爆炸特別猛烈。一般亮度可以媲美一個星系。超新星爆炸過程中,恆星把自身的物質拋灑到了太空當中,只留一下一個內核。
  • 一顆足球大小的中子星物質落在地球上,人類會滅絕嗎?
    而宇宙中存在著各種各樣殘暴的天體,而它們的殘暴程度其實和質量是有關係的。越是緻密的天體,就越是殘暴。而它們緻密的原因其實是因為質量巨大,在引力的作用下極度收縮的結果。比如:黑洞。而如果要挑選殘暴程度僅次於黑洞存在的天體,那一定就是中子星了。在宇宙中,中子星也是特別好惹的存在。
  • 每個人都由恆星物質組成,恆星如何造出各種元素?
    氦閃過後,太陽便會進入到紅巨星階段,而其內部的聚變過程則會進一步推進,碳、氮等元素都會逐步在這一過程中生成,不同質量的恆星能夠將聚變推進的程度是不同的,而所有恆星聚變的極限都只能到達鐵元素,而太陽由於質量太小還到不了這裡。通常認為只有質量達到太陽質量的8倍以上的恆星才能夠將聚變推進到鐵元素這一終點。
  • 恆星的生命周期是怎樣的演化過程,中子星與黑洞是怎樣形成的呢?
    我們知道自身會發光發熱的星體是恆星,圍繞恆星運轉的星體叫行星,地球就是一顆行星,太陽是恆星,它是距離地球最近的恆星。我們在夜晚所看見的那些星星,基本上都是自身發光的恆星。恆星為什麼會發光發熱呢?科學家發現恆星的能量是核的聚變反應所產生的,也就是熱核反應所產生的。
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    而目前在宇宙中,通過觀測已知的白矮星,表面溫度全部超過了10萬攝氏度,而中子星的溫度就更高了,根據現有的數據限制,目前已知的所有中子星表面的溫度都可以達到數十萬攝氏度,更有甚者,有些中子星表面的溫度竟然可以達到數十億攝氏度,這遠遠超過了恆星的表面溫度。中子星和白矮星都是恆星的殘骸,可為什麼二者表面的溫度卻比恆星高了這麼多呢?