網友問:脈衝星密度高達每立方釐米10億噸,這是真的嗎?

2021-01-09 艾伯史密斯

的確是真的!一湯勺(脈衝星)中子星物質,就比整個珠穆朗瑪峰還重;如果把地球壓縮成典型的中子星物質,那麼地球直徑也就50米左右。

脈衝星

脈衝星是中子星的一種,因為中子星一般自轉都很快,且磁場方向和自轉軸不在一條直線上,所以中子星每自轉一圈,磁場就會畫一個圓;當中子星的磁場脈衝掃過地球時,就被稱為脈衝星。

我們知道,普通物質由分子或者原子組成,比如水分子,氫氣分子、鐵原子、碳原子等等;無論固態、液態還是氣態,分子之間都是存在距離的,這個距離會造成物質的熱脹冷縮。

原子和中子

分子由原子組成,原子又由原子核與核外電子組成,高中知識學過,原子核直徑其實只佔了原子直徑的百萬分之一,說明核外電子與原子核之間還存在很大的間隙。

一般情況下,其他物質很難進入核外電子與原子核之間的空隙,但是對於一些極端情況,比如大質量恆星在超新星爆發時,會在爆炸中心產生極高的壓力和溫度,加上強大的萬有引力作用,電子將墜入原子核與質子結合成中子。

就在一瞬間,恆星內核塌縮,大量原子塌縮成中子,電荷被中和,電磁力消失;鄰近中子可以一個挨著一個,填充原來原子間的空隙,留下一個緻密的中子星。

所以,中子星的密度,其實就相當於原子核的密度,氫原子核的直徑在10^-15米數量級,氫原子質量大約1.66^-24克,算出來的原子核密度,大概就是每立方釐米千萬噸至數億噸的數量級。

典型中子星的密度為1~10億噸每立方釐米,也就是一湯勺中子星物質,幾乎比整個珠穆朗瑪峰的質量還重!

在宇宙中,還存在更極端的天體,科學家奧本海默被譽為「原子彈之父」,奧本海默研究中子星性質時發現,當中子星的質量超過一定數值後,中子也將被萬有引力「壓碎」,形成密度更大的天體。

這個極限叫做奧本海默極限,估計在3倍太陽質量左右,目前天文學發現的所有中子星(或者脈衝星),其質量都在2倍太陽質量左右,沒有超過奧本海默極限。

夸克星和黑洞

對於大於3倍太陽質量的中子星,將繼續塌縮成夸克星(還未被天文學發現),夸克星的密度比中子星密度還高,但是夸克星不穩定,繼續增加質量,將會塌縮成黑洞。

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  • 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?
         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。脈衝星是中子星,那麼就來聊一聊中子星中子星是大質量恆星衰老後演變而成的產物,是除黑洞外宇宙中密度最大的天體,已被天文觀測證實。
  • 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?
    脈衝星是啥?脈衝星是旋轉的中子星,因發出周期性的電磁脈衝而得名,發現於冷戰時期的1967年。脈衝星直徑大多在10千米左右,自轉速度極快,旋轉一圈僅耗時幾毫秒,而地球自轉一周則需要24小時。因為快速的旋轉,脈衝星擁有超強的磁場,平均磁場強度至少為幾千萬特斯拉。強大的磁場將脈衝星的輻射也封閉了起來,只能從兩個磁極發射出去。脈衝星的電磁脈衝就是這麼產生的。
  • 脈衝星的密度高達10億噸/立方釐米,這是怎麼算出來的?
    脈衝星是一種會發出周期性射電信號的天體,1967年英國劍橋大學的卡文迪許實驗室研究生貝爾發現狐狸座一顆神秘天體,它的特徵是會發出嚴格周期的脈衝電磁信號,這在外星人搜索非常熱門的六十年代絕對是一個新聞,甚至一度以為就是小綠人(想像中外星人的一種,後被引申為外星人)發來的信號!
  • 宇宙中的物質密度存在極限嗎?中子星密度高達10億噸每立方釐米!
    金屬鋨地球上密度最大的物質是金屬鋨 ,密度高達22.6克/立方釐米。太陽核心太陽核心的密度,高達150克/立方釐米,是太陽系中密度最高的地方;但是太陽整體的平均密度很低,只有1.41克/立方釐米。白矮星白矮星密度高達10噸/立方釐米,白矮星是中小質量恆星在演化末期的產物;比如我們太陽在60億年後就會演化為白矮星,白矮星由於自身強大的引力,使得內部原子的外層電子被嚴重擠壓,處於電子簡併態。
  • 脈衝星的密度高達10億噸/立方釐米,這是怎麼算出來的?
    不過在接下來不到半年的時間裡,接二連三地發現了能發出信號的這些天體,天文學家意識到應該不是小綠人的信號,因此將其確認為這是一類新的天體,並且命名為Pulsar(脈衝星)!1968年有天文學家提出脈衝星就是自轉軸和磁軸不一致的中子星,具有強磁場的中子星快速運動的帶電粒子發出強大的同步輻射,隨著自轉掃過地球,就成了脈衝波束。
  • 中子星的密度高達每立方釐米十億噸,為何存在這麼高的密度?
    中子星的密度,基本就是原子核的密度,每立方釐米高達10億噸,中子星是宇宙中的極端天體,屬於恆星演化的產物之一。一個氫原子的直徑,大約是10^-10米數量級,氫原子核的直徑大約是10^-15米數量級,說明在原子內部,還存在很大的空間;受量子力學的限制,原子核內部的空間很難被壓縮,但是一些極端情況下例外。
  • 中子星密度極大,一立方釐米上億噸,這是什麼概念?
    當壓力足夠大,物質被擠壓的非常厲害,密度也會變得超級的高,遠超你的想像。  在宇宙中有一類密度極大的星體——中子星,它是恆星死亡後的殘骸。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℃。
  • 中子星密度每立方釐米1~20億噸是怎麼來的通俗演繹
    中子星的密度是很多人糾結的一個問題,一個立方釐米就有1億噸乃至20億噸重?不可思議。於是引來許多的質疑者。其實我們簡單了解一下這個重量的來源就不那麼驚訝了。地球質量為5.965x10^24千克,太陽質量是地球的33萬多倍。這樣我們稍有點數學基礎的簡單一算,不就知道了中子星的密度了嗎。中子星的質量達到1.44~3.00x1.9891x10^30千克,如按半徑10公裡計算,只是地球半徑的1/637,體積約地球的2.6億分之一,質量卻是地球的48~99萬倍。
  • 中子星密度能達到每立方釐米1億噸以上,這是由什么元素構成的?
    中子星是大質量恆星在生命演化周期的後期所形成的一類特殊天體,在已知的天體結構中,其物質密度僅次於黑洞,組成物質每立方釐米可以達到上億噸,這在我們現實世界中是非常難以想像的,那麼中子星的組成物質是什麼呢?其中是否含有我們所未知的元素?
  • 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?
    中子星是超大質量恆星在演化末期形成的一種高密度星體,密度在每立方釐米8000噸至20億噸之間。這意味著,如果你能從中子星上取一湯匙物質,它的質量比地球上一座山峰的質量還高。中子星上的物質只是密度極大,而這種高密度物質是在超強的引力作用下形成的,在普通環境下很難創造這種物質。
  • 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?
    中子星是超大質量恆星在演化末期形成的一種高密度星體,密度在每立方釐米8000噸至20億噸之間。這意味著,如果你能從中子星上取一湯匙物質,它的質量比地球上一座山峰的質量還高。中子星上的物質只是密度極大,而這種高密度物質是在超強的引力作用下形成的,在普通環境下很難創造這種物質。
  • 宇宙最可怕的天體,1立方釐米重達10億噸,輕鬆摧毀地球!
    宇宙最可怕的天體,1立方釐米重達10億噸,輕鬆摧毀地球! 宇宙中密度最大的東西、最重的物質是什麼呢,有人會毫不猶豫回答肯定是黑洞,其實不然,除了黑洞這個存在,其實是中子星,中子星是宇宙中最可怕的天體,它是一個奇怪的東西,它的極端以至於扭曲了宇宙的規則,可以破壞並感染它所接觸到的一切。那它為什麼會這麼奇怪,可以告訴你一個概念,它的一立方釐米可以重達十億噸,輕鬆摧毀地球!
  • 如果中子星上一塊1立方釐米大的物質軟著陸到地球,會發生什麼?
    中子星是宇宙中密度僅次於黑洞的恐怖天體,中子星密度非常大,指甲蓋大小的中子星物質,其質量可以與一座山相匹敵。中子星和黑洞都是恆星演化到生命末期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生命末期可以形成一種密度在白矮星和黑洞之間的特殊天體,這就是中子星。絕大多數中子星都是脈衝星,但是中子星也不一定就是脈衝星,只有有脈衝的才可以稱作是脈衝星。簡單來說,中子星的密度在每一立方釐米1億噸到10億噸之間,也就是原子核的密度,這個密度相當於水密度的100萬億倍。
  • 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
    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。天狼星的伴星就是一顆白矮星。它只有地球那樣大小,但是質量卻有太陽那麼大。然而白矮星的密度在另一種奇異的天體面前根本就不值得一提。這種天體就是中子星。
  • 每立方釐米重1億噸的中子星物質,是否代表還有我們未知的元素?
    目前,科學家已經發現或者是人工合成了119號元素,至於還有沒有未知的元素沒被發現,這是有很大可能的,而對於像中子星上的物質,它的密度為何如此之大,這要詳說一下中子星的誕生過程。在宇宙中,每一個可以自行發光發熱的星體都是恆星,然而,它們發光發熱不是一個永恆的過程,就像人的一生一樣,從年輕走向衰老。一般來講,對於那些恆星演化到末期時,它們的產物有4種,分別是白矮星、中子星、夸克星(假設中可能存在的緻密星體)以及恆星級黑洞。
  • 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。
  • 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。
  • 脈衝星有什麼特點:脈衝星有多可怕?
    脈衝星有什麼特點:脈衝星有多可怕?10公裡,也就是說,小小中子星的「腰圍」只有30多公裡,相當於一輛汽車以普通速度行駛半小時的距離。2.脈衝周期短已觀測到的最長的脈衝周期,只有4.3秒,最短的約2毫秒,即千分之二秒。換句話說,脈衝星的自轉都特別快,從4.3秒轉一圈到1秒鐘轉500圈!發射脈衝的持續時間大致是其周期的1/10至1/100。
  • 中子星密度大質量大,一立方釐米重量上億噸,是什麼概念?
    中子星的確密度很大,中子星可以說是宇宙中可怕程度僅次於黑洞的天體,其表面的引力場異常強大,和黑洞有得一拼,換句話來說,中子星就是一顆失敗的黑洞。中子星表面的物質密度很大,簡單來說,典型的中子星密度在上億噸每立方釐米,也就是相當於水密度的100萬億倍!白矮星幾十噸每立方釐米的密度跟中子星比起來,似乎有點微不足道了。事實上,如果把地球的密度壓縮成和中子星一樣的話,那麼地球的直徑將只會有22米,而像太陽這麼大的天體,壓縮之後的半徑也不過只有10公裡。
  • 神奇的中子星,每立方釐米重十億噸!釋放能量輻射是太陽幾百萬倍
    在二十世紀,人們對於宇宙的探索才開始不久,這個時候的人們因為有了伽利略望遠鏡的幫助,從而觀察到在這之前的前輩們無法看到的宇宙的景象。同樣也是在這個時代,愛因斯坦與普朗克等科學家建立了現代物理學量子力學的基礎,對後世的科學家們在研究物理學以及天文學上發揮了重大的影響。