中子星上全是中子嗎？在中子星內部，物質可能以另一種形式存在

2020-08-10 科學信仰


太陽系對於地球人類而言已經足夠大了，不過在太陽系之中，我們所能夠見到的天體種類是非常有限的，而在太陽系之外廣闊的宇宙空間之中還存在著很多強大和神秘的天體。

在已經被證實存在的天體之中，除去黑洞以外，中子星可以說是最為強大的宇宙天體，而這種強大主要體現在它的質量和密度上。這種極為緻密的天體並不是從一開始就存在於宇宙之中的，它的前身通常是一顆大質量的恆星。恆星內部的氫核聚變使得恆星可以發光發熱，為漆黑的宇宙空間帶來點點光明，而恆星在氫核聚變的過程中會大量消耗掉星體之中的氫元素，如太陽質量一般大小的恆星每秒鐘都能夠將400萬噸以上的氫元素聚變成為氦元素，對於質量更大的恆星而言，氫元素的消耗速度就更快了。


恆星上的氫元素是有限的，當氫元素消耗殆盡之後，輻射壓減弱，恆星內部的溫度和壓力進一步提升，於是氦核聚變被點燃了，整個恆星由氫核聚變進入氦核聚變階段，這也標誌著恆星生命周期之中的主序星階段結束了。

在此之後，恆星上的核聚變會不斷向更重的元素推進，質量越大的恆星，便能夠將核聚變推進到更重的元素，但無論一顆恆星的質量有多麼巨大，核聚變在到達鐵元素的時候都會終止。恆星的聚變會釋放巨大的能量，從而產生向外的輻射壓，向外的輻射壓與向內的引力相互抗衡，實現平衡。但是鐵元素的聚變不會釋放能量，不僅不會釋放能量，反而還會吸收能量，如此一來，輻射壓就消失了，於是恆星物質將會在中心的引力作用下急劇坍縮。


在恆星強大的引力作用下，物質會不斷被壓縮，即使是原子也不能夠以完整的形態存在，原子核會被壓碎，核外電子會進入到原子核內的質子裡，從而形成中子，所以說中子星上的物質是以中子簡併態的形式存在的。

當然，並不是所有的恆星都能夠通過超新星爆發而成為一顆中子星，一般認為原始質量在太陽8到30倍之間的恆星最終會形成中子星，而小質量的恆星，比如太陽，由於質量不足，所以核聚變不會推進到鐵元素，通常到達氧就會終止，所以它最終只能坍縮為一顆白矮星。而質量太大的恆星，比如原始質量在太陽質量30倍以上的恆星，將會在異常強大的引力作用下坍縮為一個黑洞。和中子星一樣，黑洞也是已經被證實客觀存在的宇宙天體，而且人類也取得了黑洞的照片。


中子星顧名思義，就是由中子所組成的星體，那麼中子星上全部都是中子嗎？這也不一定。

在中子星上，不同區域的物質密度是不同的。中子星是一種極為緻密的天體，在中子星的表面，物質的密度大約在每立方釐米8000萬噸以上，而在中子星的內部，物質的密度卻可能達到每立方釐米20億噸。中子星內部的物質密度是非常驚人的，這不能不讓我們懷疑，在如此高密度的星體內部，物質真的能夠保持中子簡併態嗎？很可能不行。

中子星內部的高密度所帶來的高溫高壓將會使中子物質進一步壓縮，它會成為一種更為微小的物質，這種物質我們稱其為「夸克」。所謂夸克，簡單理解就是組成中子的更為微小的物質，而如果在中子星的內部，物質是以夸克的形式存在的，那麼我們也可以認為中子星的內部實際上就是一個大中子。


中子星中心的物質以夸克形式存在，這目前還只是天文學家們的一種想像和推斷而已，而說到推斷，天文學家還推斷宇宙中存在著完全有夸克物質所組成的夸克星。

​夸克星是一種密度介乎於中子星和黑洞之間的天體，它的密度比中子星更大，卻又比不上黑洞。與中子星和黑洞不同，夸克星目前還只是一種理論推導出的天體，它應該存在於宇宙之中，但是到底存在不存在，還沒有獲得證實，因為我們還沒有觀測到一個夸克星的存在，或者說我們還不能確定我們所觀測到的一些星體到底是不是夸克星。如果夸克星真的存在的話，那麼也是一件非常有趣的事，就像前面所說的，中子由夸克組成，那麼一顆完全由夸克所組成的天體，是不是就可以被看作是一個巨大的中子呢？

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    但是鐵元素的聚變不會釋放能量，不僅不會釋放能量，反而還會吸收能量，如此一來，輻射壓就消失了，於是恆星物質將會在中心的引力作用下急劇坍縮。在恆星強大的引力作用下，物質會不斷被壓縮，即使是原子也不能夠以完整的形態存在，原子核會被壓碎，核外電子會進入到原子核內的質子裡，從而形成中子，所以說中子星上的物質是以中子簡併態的形式存在的。
  • 中子星內部夸克物質或被證實
    科技日報北京6月3日電（記者劉霞）過去40年，證實中子星內部存在夸克核一直是中子星物理學最重要的目標之一。芬蘭科學家在最新一期《自然·物理學》雜誌撰文指出，他們已經找到有力證據，證明迄今最大中子星內核存在奇異的夸克物質，這一結論或。
  • 中子星核心存在大量夸克,介於黑洞和中子星之間的夸克星可能存在
    1967年，人類首次觀測到中子星的存在，且在之後的觀測中都發現中子星的質量超過奧本海默極限。今天，我們知道中子星的質量上限為2.15倍太陽，許多人可能認為奧本海默錯了，但是聰明的科學家察覺到中子星可能不是全部由中子構成，在其內部可能還有另一種狀態。
  • 中子星內部異物質的存在現已被證實
    研究人員一直致力於研究中子星的內部，假設其內部在足夠高的熱量和密度下，中子會進一步分解成它們的組成夸克。Vuorinen和他的團隊利用了引力波信號與新的理論和粒子物理結果一起產生其誘人的計算，結果表明如果這些核心是夸克物質將更能解釋出現的事實現象。目前，中子星逐漸成為了宇宙中最「美味」的物體。
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    研究人員一直致力於研究中子星的內部，假設其內部在足夠高的熱量和密度下，中子會進一步分解成它們的組成夸克。Vuorinen和他的團隊利用了引力波信號與新的理論和粒子物理結果一起產生其誘人的計算，結果表明如果這些核心是夸克物質將更能解釋出現的事實現象。
  • 科學家發現中子星內部存在宇宙中最奇異物質的證據
    研究人員結合最近的理論計算和中子星碰撞產生的引力波的測量結果，發現最大規模的中子星很可能有"夸克核"。在正常物質中，被稱為夸克的基本粒子只存在於質子和中子內部。但是，如果正常物質受到極端溫度的影響，或者以非常高的密度聚集在一起，它就會"融化"在一起，讓夸克物質在物質內部的任何地方自由地遊蕩。
  • 中子星內部夸克物質或被證實,將對物理學研究產生深遠影響
    中子星內部夸克物質或被證實，將對物理學研究產生深遠影響 過去40年，證實中子星內部存在夸克核一直是中子星物理學最重要的目標之一。
  • 物理科學:中子星可以解決地球上的中子謎題?
    物理科學：中子星可以解決地球上的中子謎題？根據伊利諾伊大學物理學家Douglas H. Beck的說法，「中子在我們的世界中發揮著一些不同尋常的作用。自由中子在大約900秒內衰變但是在核中束縛，它們是穩定的，並且構成了可見宇宙質量的一半以上「。在原子核中，強力提供了克服自由中子弱相互作用衰變的結合，形成了具有102個中子級的原子核。中子星，包含大約1057中子，形式，當超新星的引力坍縮被強相互作用停止。
  • 如果你相信引力波的話,那麼夸克星存在於中子星內部
    大質量恆星死亡後通過超新星爆發遺留下的殘骸——中子星是目前已知的宇宙中最為緻密的天體。一顆質量與太陽質量相當的中子星，半徑僅為10公裡左右，密度高達10^15克/立方釐米，這超過了原子核的密度。根據目前的核物理和粒子物理學知識人們還不能確定中子星內部究竟是由什麼樣的基本粒子組成的。
  • 矮白星,中子星,黑洞他們之間存在著什麼樣的聯繫?
    後來的估計使極限接近2個太陽質量，而引力波觀測數據結合中子星顯示，極限被確定為2.17個太陽質量。中子星在質量和直徑上都有極限。所有中子星的直徑都不會超過30公裡。一般來說，中子星的直徑為10到20公裡。中子星由不帶電荷的亞原子粒子組成。它們內部的粒子結構非常緻密，1立方釐米大小的中子星物質的重量將達到1億噸。
  • 中子星與黑洞之間的相遇——黑洞更有可能吞噬整個中子星
    中子星是大質量恆星的坍塌核心，它們緊緊地壓縮物質，原子分裂而幾乎所有東西都轉變成中子。結果，大約1個太陽的質量被擠入了這些半個濰坊大小的物體中。這件事的大部分都是中子形式，但一些理論認為，在中子星內部深處，中子本身會解離，留下一堆夸克和輕子湯。
  • 中子星中的夸克物質
    中子星內部的「細胞核」是一種不尋常的物質，由稱為夸克的亞原子粒子組成。 物理學家通過分析2017年8月中子星碰撞期間形成的引力波（符號GW170817）收集了新數據。數據顯示，中子星的核心密度非常高，以至於原子核不再存在，而是集中在夸克物質上。這是認識極端分子的一個重要轉折點。
  • 中子星合併,是形成中子星還是坍塌成黑洞,我們能識別出來嗎?
    在接下來的幾周和幾個月裡，電磁光譜上的後續觀測顯示，兩顆中子星合併，在產生並噴射出大量重元素後，最終導致新黑洞形成。最後，通過探測中子星的合併，我們了解了黃金、汞、鎢等元素的宇宙起源。兩年後，2019年4月25日，引力波探測器看到了他們的第二顆中子星與中子星合併，但根本沒有看到電磁信號。令人振奮的是，原因可能是有兩種截然不同的雙中子星合併。
  • 中子星內被證實存在夸克物質,引力波學黃金時代正在開啟
    在過去的40年中，證實中子星內部存在夸克核一直是中子星物理學最重要的目標之一。我們周圍所有的普通物質都是由原子組成的。原子包括緻密的原子核和帶負電荷的電子。而原子核包括質子和中子。然而，在中子星內部，原子物質會塌縮成密度極高的核物質。在核物質中，中子和質子被緊緊地擠壓在一起。
  • 中子星密度高達每立方釐米1億噸，是否意味著還存在未知的元素？
    整個元素周期表上共計118種元素，自然界中天然穩定存在的元素有90來種。其餘的20多種元素由於具有放射性，在自然界中的豐度較低，都是通過核反應人工合成的。原子序數在82（鉛）之後的元素大多具有放射性，而原子序數在92（鈾）之後的元素都是人工合成的，這些元素由於半衰期較短，只能存在很短的時間，然後就會衰變（衰變是指放射性元素放射出粒子，轉變成另一種元素的過程）成其它元素。
  • 中子星密度高達每立方釐米1億噸,是否意味著還存在未知的元素?
    整個元素周期表上共計118種元素，自然界中天然穩定存在的元素有90來種。其餘的20多種元素由於具有放射性，在自然界中的豐度較低，都是通過核反應人工合成的。原子序數在82（鉛）之後的元素大多具有放射性，而原子序數在92（鈾）之後的元素都是人工合成的，這些元素由於半衰期較短，只能存在很短的時間，然後就會衰變（衰變是指放射性元素放射出粒子，轉變成另一種元素的過程）成其它元素。
  • 地球物質到了中子星上是什麼狀態,比如水?
    在中子星上，一切我們地球上存在的物質都不復存在了。中子星上只有中子，是一種特殊的物質狀態。這是由於質量巨大而體積很小的天體，引力壓力太大，原子被壓垮了，原子核也被壓碎了，電子壓進了原子核中，與質子中和成為中子，加上原來的中子，整個星球就是由中子組成的一個大原子核。
  • 一塊中子星方糖等於一座珠穆朗瑪峰!中子星到底多重?
    中子星有多大？就恆星物體而言，這些極端、超密度的坍縮恆星其實相當小。但是不要小瞧他們，它們的質量相當於一個全尺寸的恆星，因為它們的密度實在太大了，可以說僅次於黑洞，科學家經常把它們的大小與一個大中型城市的寬度相比。但是中子星的直逕到底多大呢？這是一個圍繞科學界迷霧重重的問題！
  • 不同類型的中子星具有怎樣的特性,吞噬中子星的黑洞能被觀察到?
    中子星是一種極端的物質形態當大質量的恆星中心部分完全坍縮，從而形成中子星的時候，這樣的極端力量同樣也會在我們的大自然中發生。當原子被徹底壓碎，那些電子會被卡在質子的內部，並形成了一個幾乎由中子所組成的恆星，就像是一顆微小的沒有空的空間、只有一個巨大核心的恆星。
  • 中子星是由簡併中子構成的緻密星，具有強磁場的中子星是脈衝星
    中子星內部的中子是抗衡引力的一個最重要的來源，這是因為「中子」也可以進入到「簡併狀態」，所以在非常高的密度下，而中子處於「超流」和「簡併」狀態，它所提供的簡併壓強遠遠地超過了電子的簡併壓強，所以它可以抗衡更大質量的星體引力，這是中子星能夠存在的一個主要原因。