如果把一立方釐米中子星質量放在地球上,地球會不會被穿透?

2020-12-10 鍾銘聊科學

在宇宙中,有許許多多恐怖的天體。其中,中子星可以算是這些天體中的佼佼者。它們的主要特點就是:質量特別大,密度特別大。要知道在宇宙中是「質量為王」的世界,質量會影響到一個天體的宿命。像黑洞這樣的天體,如果它靠近了某些其他的天體,就會把其他的天體撕碎,然後吃掉。

如果我們把一立方釐米的中子星物質放到地球上,那地球不會被這些中子星物質的撕碎呢?

中子星

要了解這個問題,我們首先要搞清楚中子星到底是咋來的?

中子星實際上是恆星演化的產物,但並不是說所有的恆星都會成為中子星。相反,只有極少數的恆星會最終成為中子星,那這當中蘊藏著什麼樣的機制呢?

首先,恆星和普通的天體比起來其實都屬於大傢伙,就拿太陽系來說,太陽是絕對的霸主,質量佔據了99.86%,剩餘的天體加起來才佔0.14%。

但是我們要知道的是,太陽在恆星家族當中還不算是大的,它屬於黃矮星。在宇宙中,還存在的一些遠遠大於太陽的恆星。由於質量特別大,因此這些恆星自身的引力也就超級大。引力會擠壓自身,如果沒有任何力的抵抗,那這些恆星照理說都會被壓成小球。不過,好在由於自身引力的擠壓,這會迫使恆星內核呈現等離子態,並且在量子隧穿效應和弱力的共同作用下發生核聚變反應。一般來說,第一階段的反應是氫的熱核聚變反應,有兩條路徑,不過反應的結果都是4個氫原子核反應生成一個氦-4原子核。

太陽目前就正在進行著核聚變反應,這也是太陽輻射的來源。如果恆星的內核把氫原子核都燒完,只要恆星的質量足夠大,它就可以繼續發生下一個階段的核聚變反應,這個階段開始燃燒氦原子核生成碳原子核和氧原子核。當氦原子核也燒完後,就會繼續燒碳原子核和氧原子核,生成原子序數更大的原子核。我們會發現,這個反應其實是朝著原子序數更大的方向在發展。宇宙中從氦元素到鐵元素之間的元素原子主要就是依靠恆星的核聚變反應製造而來。

只要恆星的質量足夠大,這個反應就可以一直持續下去,一直燒到鐵元素。鐵原子核是宇宙中最穩定的原子核,它的比結合能最大。這就意味著鐵原子核的核聚變反應是消耗能量的,而不是釋放能量的,要想觸發鐵原子核的核聚變反應就需要巨大的能量,這也意味恆星的質量要足夠大。

科學家發現,質量大於太陽質量8倍的恆星就可以繼續下一步的反應。不過,這個反應特別劇烈,在發生的過程中會發生超新星爆炸,這種反應的亮度堪比星系。

超新星爆炸的過程中,恆星的內核質量如果大於1.44倍太陽質量,小於3倍太陽質量,就會在引力的作用下形成一顆中子星。如果質量大於3倍太陽質量,就會成為黑洞。

如果恆星最終成為一顆中子星,那麼這個時候,引力是和中子星內部的中子簡併壓平衡,以至於恆星沒有被壓成一個小球。

不過,中子星要遠遠比一般的天體緻密。一般來說,中子星的密度達到了每立方釐米10^13~10^15克的數量級。一個普通的中子星的質量一般介於1.35~2.1倍的太陽質量,半徑卻只有10~20公裡之間,僅僅只有太陽半徑的三萬分之一到七萬分之一。根據廣義相對論,中子星對於時空的扭曲程度是相當恐怖的,如果我們把一顆中子星投到地球上,那地球絕對就炸掉了。

一立方釐米中子星物質放在地球上

那如果我們把一立方釐米中子放到地球上呢?

答案是:什麼都不會發生。原因也很簡單,我們要知道的是中子星形成的條件是1.44倍太陽質量~3倍太陽質量。它之所以如此緻密,就是因為自身引力特別大,相當於是把引力捆綁得很緻密的天體。

如果僅僅拿出一立方釐米的中子星物質,那麼在拿出來的那一刻,這部分物質的質量大概是10^13~10^15克,要知道地球的質量可是5.965*10^27克,這還要比地球的質量更小。因此,這部分物質會因為自身引力不夠大,會瞬間變得鬆散,不會再像中子星那樣緻密。因此,這部分物質也就不會再有任何中子星的特性,放到地球上也就不發生任何事情了。

相關焦點

  • 一立方釐米大小的中子星物質遇到地球會發生什麼?
    按照最直觀的理解,一立方釐米大小的中子星可能會直接穿透地球達到地心的位置,但實際情況如何我們要具體分析來看一下。中子星顧名思義是全部由中子組成的特殊天體,這樣的天體已經徹底脫離了常規物質的概念。一立方釐米的中子星,質量在10億噸左右,地球的質量為60萬億億噸,兩者相差還是很大的按照常規的理解,這樣小體積的物體質量可以達到10億噸,那麼如果在不考慮維持它穩定的情況下,它的撞擊能力並沒有多大,例如在6500萬年前撞擊地球的小行星,直徑10公裡,導致了恐龍的滅絕。
  • 1立方釐米的中子星物質重達10億噸,把它放在地球上會發生什麼?
    那麼一個有趣的問題就來了:如果把1立方釐米的中子星物質輕輕地放在地球上,會發生什麼呢? 中子星的半徑一般在10公裡到20公裡之間,半徑越大密度就越大,理論上來講,中子星的最小密度大約為8000萬噸/立方釐米,而最大密度則可以達到20億噸/立方釐米,為了方便討論,我們不妨取一個容易計算的中間值,即10億噸/立方釐米。
  • 如果把1立方釐米的中子星物質放到地球上會怎樣?
    中子星是宇宙中一種十分極端的天體,其物質狀態與眾不同。倘若在中子星上挖出1立方釐米的物質,然後將其置於地球上,這會有怎樣的結果?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。
  • 如果1立方釐米的中子星物質軟著陸到地球,會有什麼結果?
    無論是多少體積的中子星物質都無法帶到地球,不止是因為其質量,還有其失去中子星的超高壓裡環境後物質將成為自由中子,它會在約15分鐘內衰變成一個質子
  • 2倍地球質量,10立方釐米大小,在地球後果如何?輕一點全是黃金
    很多朋友喜歡一些腦洞的假設性思維,比如標題中的10立方釐米的正方體,質量是地球兩倍,而且還出現在地球上,這些都是不可能的事情,但科學允許我們做一些思想實驗,也能看看我們發現的各種要素揉合在一起有多有趣!質量是地球2倍的10立方釐米物質,還能成為正方體嗎?
  • 地球壓成中子星半徑僅有22米,1立方釐米重1億噸,中子星有多強悍
    太陽是宇宙中一顆質量不算是很大的黃矮星。科學家推測太陽的壽命大約有100億~110億年。最終太陽會因為內部核聚變燃料的耗盡而走向終結。它最終會變成一顆白矮星。白矮星是一種密度非常高的天體。它的密度可高達10000噸/立方釐米。
  • 如果地球變成黑洞,一立方釐米物質將達4萬億億噸,那麼整個宇宙變成...
    通常天體內部的物質密度要比外面的物質密度大一些,比如中子星,中子星表面的物質密度大概是每立方釐米一億噸,然而在中子星的內部,密度可能達到了每立方釐米一百億噸,所以黑洞很可能也是不一樣的,很多科學家認為黑洞內部有一個奇點,那個起點才是黑洞中物質和能量的聚集之地,會佔有整個黑洞質量的絕大部分,所以在黑洞的視界內部,其密度是不可能平均的。
  • 如果一個一立方釐米的黑洞接近地球,會發生什麼?如何看待黑洞?
    黑洞只是視界內引力的密度大,引力本身不會變大,太陽突然變成黑洞,八大行星也只會繼續正常運轉,不會向太陽墜落。 黑洞只是科學家通過計算理論上存在的天體,但是至今都沒有觀測到黑洞或證明黑洞的存在,所以文中所提的發現最小的黑洞質量是3.2個太陽質量上不嚴謹的,我們連銀河系中心的都還沒發現,因為銀心很亮,完全觀測不到所謂的黑洞。
  • 如果有一立方釐米的黑洞靠近地球,看看會發生什麼?
    如果一個一立方釐米的黑洞接近地球,會發生什麼? 首先我們來了解一下1立方釐米黑洞有多大。這裡說1立方釐米只能理解為黑洞的史瓦西半徑球形體積,根據球體積公式V=4/3πr^3計算,1cm^3體積的黑洞,史瓦西半徑約為0.62cm,我們地球的史瓦西半徑約9毫米,因此這個黑洞比地球質量要小。 那麼這樣一個黑洞質量有多大呢?這就要根據史瓦西半徑公式來計算了。史瓦西半徑計算公式為:R=2GM/c^2。
  • 為啥會有中子星,它有多可怕,指甲蓋大一塊按地球密度有多大?
    中子星密度為1~20億噸/cm^3,地球密度為5.5g/cm^3,中子星密度約地球密度的18.2萬億~364萬億倍,我們折中一下,中子星按中間密度10億噸/cm^3,這樣1立方釐米中子星就有182萬億立方釐米的體積,換算成立方米就是1.82億立方米。
  • 吃一勺中子星會怎麼樣?就像吃掉了10億顆氫彈
    前面我們講的白矮星的數據相當的恐怖,白矮星的密度相當驚人,1立方釐米達到1000噸的重量。不過我們這次講的中子星比白矮星更加的恐怖,更加難以置信。密度:中子星密度最大能達到1立方釐米10億噸,白矮星的密度是1立方釐米1000噸。如果把地球壓縮到中子星這種密度的球體,半徑只有22米!溫度:中子星表面溫度1000萬攝氏度(太陽表面溫度6000攝氏度),中心溫度超過60億攝氏度(太陽中心溫度2000萬攝氏度)。
  • 中子星密度大質量大,一立方釐米重量上億噸,是什麼概念?
    中子星和黑洞同樣是恆星生命末期可能到達的終點之一,中子星是恆星演化到生命末期經由重力崩潰發生超新星爆炸之後,可能形成的少數終點之一,質量沒有達到可以形成黑洞的恆星在其生命末期會形成一種密度介於黑洞和白矮星之間的天體,這個天體就是中子星。
  • 中子星密度極大,一立方釐米上億噸,這是什麼概念?
    而高速旋轉的中子星又被稱作脈衝星。中子星的質量一般介於1.5~3倍太陽質量之間,半徑則在10~20千米之間,表面溫度大約為1000萬℃。中子星上一立方釐米的物質,質量高達1億噸以上,甚至10億噸。中子星是目前已知密度僅次於黑洞的天體。在宇宙中,密度比中子星更次一點的天體叫做白矮星。
  • 脈衝星的密度高達10億噸每立方釐米,如此高的密度是怎樣形成的?
    脈衝星的電磁脈衝就是這麼產生的。上圖為脈衝星(高速旋轉的中子星)結構簡圖脈衝星的密度確實高達10億噸每立方釐米。脈衝星上一湯勺的物質,其重量就比地球上的一座山峰還要重。不相信的可以動手算一算,地球表層巖石的平均密度大約為2.7克每立方釐米。
  • 密度極大、溫度超高的中子星及可星際導航的脈衝星
    中子星的密度在所有宇宙天體排名第二,僅次於神秘的不可直接探測的黑洞。水的密度是1克/立方釐米,鐵是7.9克/立方釐米,地球上最重的金屬鋨的密度是22.59克/立方釐米。而中子星的密度在10^11~10^14克/立方釐米之間,即1立方釐米中子星物質在1億噸到10億噸之間。
  • 一顆足球大小的中子星物質落在地球上,人類會滅絕嗎?
    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。如果地球遭遇了中子星,那肯定就會被中子星所吞噬。那如果是一顆足球大小的中子星呢?地球還會被吞噬嗎?中子星是什麼?
  • 一個1立方釐米大小的黑洞接近地球會怎樣?
    根據計算,一個1立方釐米的黑洞的半徑大約是0.62釐米。球體積換算半徑我們取整0.6釐米吧,根據資料地球質量的史瓦西半徑大約是0.9釐米,也就是說,這個黑洞的半徑是地球的三分之二,而又根據史瓦西半徑公式,史瓦西半徑與質量成正比,因此也就是說這個黑洞是地球質量的三分之二
  • 脈衝星的密度高達10億噸/立方釐米,這是怎麼算出來的?
    玻爾的原子模型當時蘇聯著名物理學家朗道正因波爾的邀請,參加新發現中子的討論,會議中朗道提出如果恆星質量超過錢德拉塞卡極限,也不會一直坍縮下去,而是電子會被壓入氦原子核,與質子一起中和成中子,中子和電子都是費米子,因此都遵循泡利不相容原理,因此在這個過程中會有電子簡併力或者中子簡併力對抗引力坍縮
  • 地球上沒有的宇宙物質,有的密度極高,有的躲藏在宇宙的某個角落
    一草一木是物質,一山一石也是物質,就連光也不例外。草木山石、飛禽走獸說到底都是由基本粒子所構成的,而光則是由光子所構成,光子也是一種粒子。任何物質都擁有一個密度,密度大,則單位體積的質量就大,密度小,則單位體積的質量就小。在地球上,密度最小的氣體是氫,它的密度為0.0899g/L,而密度最大的物質為金屬鋨,其密度為每立方釐米22.59克。
  • 假如盾牌座UY替代比鄰星,地球會怎麼樣?如果它超新星爆發呢?
    這是個非常有趣的話題,盾牌座UY是當前觀測到最龐大的恆星,而比鄰星則是距離地球最近的恆星,假如將盾牌座UY放到比鄰星位置,我們地球上能晚上能看書不?不過即使再亮我們北半球也看不了書,因為比鄰星位於南天區!