如果可以從中子星上取下一立方釐米的物質,放到地球上會怎麼樣?

2020-12-03 優美生態環境保衛者

中子星是這個宇宙中威力和影響力僅次於黑洞的特殊天體,它以其巨大的質量、很強的引力特別是高緻密度聞名於世。如果我們有能力將一立方釐米的中子星物質,取出來然後快速地放到地球上,會出現什麼樣的狀態呢?

要解釋這個問題,我們還得從中子星的形成歷程談起。中子星是大質量恆星在生命末期,通過超新星爆發之後,殘留的恆星物質繼續坍縮而成。而恆星的誕生,則得益於在形成過程中不斷吸聚周圍的星際氣體和塵埃等物質,不斷壯大核心區的質量,同時在星際物質向核心區坍縮過程中,通過重力勢能的部分轉化以及物質間的擠壓、碰撞和摩擦,核心區的溫度和壓力逐漸提高,當達到700萬攝氏度以上、壓力在幾千萬到上億個大氣壓時,氫原子中的質子便有一定的機率突破庫侖力的排斥,從而進入到另一個氫原子核中,聚合形成氘,開啟了核聚變的第一步,這個過程被稱為量子隧穿效應,至此之後真正的恆星就登上了歷史的舞臺。

恆星之所以能夠維持穩定的形態,一方面取決於內部核聚變過程中所產生的向外輻射壓,與恆星外部物質向內的重力壓力保持相對平衡狀態。另一方面,恆星外層物質沒有持續地發生坍縮,也得益於恆星內部的溫度和壓力環境,仍然無法突破電子簡併壓力,也就是說這種電子簡併壓的存在,使得氫原子核中的電子還沒有被壓縮進原子核之中,從而恆星維持著一定的體積。在恆星內部的高溫高壓之下,雖然電子與原子核之間的距離會發生一定程度地壓縮,但還沒有達到發生質變的程度。

對於質量較小的恆星(在主序期結束以後,質量仍然低於太陽質量1.4倍)來說,在主序期結束以後,恆星內部的輻射壓驟然減小,外層物質發生較為劇烈的向內坍縮,推動恆星殘餘物質密度持續增大,但由於組成物質較少的原因,在坍縮過程中所產生的壓力,仍然不足以突破電子簡併壓力,只能形成密度較大的白矮星。

但是,對於主序期結束後質量大於1.4倍、小於3.2倍的恆星來說,在超新星爆發之後,由於內核不再產生核聚變反應,剩餘物質繼續發生劇烈坍縮,這種坍縮所產生的壓力,就能夠突破電子簡併壓的束縛,原子核外的電子被巨大的壓力逐步被壓進原子核以內,與質子結合形成中子,從而這種星體的組成物質幾乎全部由中子所組成,這就是中子星的由來。假如連中子之間的簡併壓都不能支撐引力的作用,也就是恆星的殘餘質量太大,大於3.2倍的太陽,這個時候中子就會巨大的壓力進一步壓碎成亞原子級別或者其它不知道的粒子,從而發生持續無限性的收縮,最終演化為黑洞。

在中子星的內部,由於之前原子與原子之間、原子核內部空間都已經被嚴重的壓縮了,所以中子星的密度極高,可以達到每立方釐米10^11千克-10^12千克級別,也就是說如果挖出來一勺中子星,其重量會達到幾億噸甚至幾十億噸。正因為中子星的密度極大,因此中子星的體積較小,通常情況下直徑只有40-50公裡。

中子星擁有較大的質量和極強的引力,如果參照黑洞的史瓦西半徑算法,在任何一個星體與質心距離一定範圍之內,都存在著一個區域使得連光線都無法逃脫,比如地球的史瓦西半徑還不到1釐米,太陽的史瓦西半徑為3000米,從這個數據我們可以看出,無論是地球還是太陽,其史瓦西半徑範圍都處於星體表面之內,所以在星體的表面光線是能夠逃逸出去的。

再來看一下中子星的史瓦西半徑,由於其質量一般情況下為太陽質量的1.4-3倍之間,所以其史瓦西半徑也只是5000-9000米之間,所以也處於中子星的表面之內,其表面的逃逸速度最大約為15萬公裡每秒,是光速的一半以內,所以光線能夠從中子星表面逃逸出去,如果有外界天體接觸到中子星,不會產生像黑洞那樣的直接吞噬現象,而是在巨大的引力下使兩個星體相互靠近,繼而發生猛烈的碰撞,在極高的溫度和壓力條件下,外部天體會慢慢進入中子星的內部,最終成為中子星的一部分。

中子星之所以能夠呈現高緻密性的中子態,是完全由巨大的引力引發的坍縮作用形成的,離開這個壓力環境,中子星也不復存在,所以脫離中子星的整體環境,我們是無法使中子星物質單獨出現的,這就決定了我們無法取出1立方釐米的中子星物質,即使接觸到中子星的太空飛行器,在現有技術條件下也無法擺脫其強大的引力。退一萬步講,我們費了九牛二虎之力取出來了1立方釐米的中子星物質,在脫離其壓力環境之後,這些中子物質會迅速演變為自由中子,然後在很短的時間內就會發生衰變形成質子和電子,我們也無法將其帶到地球上來。

那麼,我們就來一個終極「拷問」,忽略所有的中間環節,直接把1立方釐米的中子星物質瞬間帶到地球表面,會發生什麼?我想,在失去原有的高溫、高壓的環境之後,除了在短時間內因中子衰變釋放大量的能量之外,那些質子和電子將會很快融入地球的大氣層,在大氣層中四處飄散,至於1立方釐米中子星物質所釋放的能量,根據中子衰變前後的質量虧損情況,相對應的能量理論上只有幾十萬噸TNT的能量,並不會對地球的整體產生什麼嚴重的影響。

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  • 如果把1立方釐米的中子星物質放到地球上,地球會不會被穿透?
    如果把1立方釐米的中子星物質放到地球上,地球會不會被穿透?中子星是怎麼形成的呢?當大質量恆星,一般是8倍太陽質量以上的恆星在演化末期經由超新星爆發,大量的物質會被拋出去,然後會剩下一個內核,當內核的質量介於1.44-3倍太陽質量之間,那麼就可以形成中子星。
  • 如果把1立方釐米中子星物質放到地球上,會發生什麼?
    當然,我相信有一些人腦海的畫面應該是這下面這樣的:也可能是下面這樣的:不過,這兩種情況應該都是直接把中子星或者黑洞拿過來,或者扔到地球上的情況,而不是只拿1立方釐米的中子星的情況。這其實就是中子星的由來。1立方釐米自由的中子星不存在從這裡,我們不難發現,要成為一顆中子星有一個大前提,那就是引力超級大,中子星的物質是被引力緊緊地壓在了一起。
  • 如果中子星上一塊1立方釐米的物質放到地球上,會發生什麼情況?
    由於其巨大的引力,凡是靠近它的天體,都會被撕裂或者引爆,而如果我們從中子星上挖1立方釐米的物質放到地球上,會產生什麼樣的後果呢?如果將地球壓縮為中子星的話,其直徑也才20米左右。極強引力。中子星對外界天體的引力,同樣遵循著萬有引力定律,從中子星的質量與太陽質量對比來看,雖然高出不少,但由於中子星本身體積也非常小,如果將光速定義在星體上的逃逸速度,我們可以計算出中子星的史瓦西半徑為5000米左右,史瓦西半徑越高,則代表其對目標物體的引力越大。通過測算,太陽的史瓦西半徑才3000米左右,地球的還不到1釐米。
  • 如果有一立方釐米的中子星在地球上,會發生什麼?
    認為你是要假設一立方釐米的中子星在地球上吧,這裡試著解答一下。
  • 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?
    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?
  • 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。就是在自身的巨大引力塌陷作用下,電子已經不那麼「自由」了,因為讓它自由的空間急劇縮小,電子甚至被壓進了原子核內,和帶正電的質子結合變成了中子,因此無論是什麼物質,最終的結果就是一堆密密麻麻的中子,因此說中子星的密度實際上就是原子核的密度,大約可以達到每立方釐米1-10億噸。按照這樣的密度,如果把地球壓縮成一顆中子星,那麼它最後的直徑僅僅20米左右。
  • 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。
  • 如果把一立方釐米中子星放在地球上,地球會不會被穿透?
    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?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。
  • 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。
  • 中子星上1立方釐米的碎片,如果掉在地球上,會有什麼樣的後果?
    首先小編要在這裡說一下,中子星上的碎片是不可能掉落在地球上的,因為在地球周圍根本就沒有中子星的存在。但是這不妨礙我們將這個問題進行深入的探討一下,如果假設地球周圍存在一個中子星,而且這個中子星經由撞擊崩碎出了一個一立方釐米的碎片,它穿越了大氣層的防護,直接撞擊在了地球之上,會產生什麼樣的後果呢?讓我們一起來看一下。首先我們要知道,中子星是怎麼形成的?
  • 假如把一立方釐米的中子星物質放在人的頭頂會怎麼樣?
    了解天文的人一定知道中子星非常緻密,每立方釐米的中子星物質竟然達到了數億噸重之巨,數億噸重這是什麼概念?我們按重型坦克50噸重一輛來算,當然重型坦克一般都超過這個重量,按密度比較小的中子星物質1億噸每立方釐米來算。
  • 一立方釐米的中子星軟著陸到地球上,會發生什麼?
    恆星發生核聚變演化到生命的後期會變成白矮星、中子星和黑洞,至於最終的結果是什麼要看恆星的質量大小。這三類天體都屬於緻密星,簡單來說就是密度大。黑洞這種特殊的天體自不必說,已經達到了特殊的狀態。中子星的密度比黑洞稍小,一立方釐米至少可以達到幾億噸,但是這種特殊的物質結構需要有足夠的壓力才能維持,單獨出來的中子星碎片並不能維持下去。這樣大質量小體積的碎片掉落在地球之上,會產生兩方面的作用,首先來說這個碎片在和地球之間的引力作用下會被加速,最終在地球上,甚至會穿過地球最終停到地球的中心,這樣地球很可能就分崩離析了。
  • 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
  • 1立方釐米的白矮星、中子星和黑洞物質拿到地球上,都會發生什麼
    可能有的朋友會說,這麼重的物質,掉到地上肯定會砸一個洞吧!如果白矮星物質狀態不變的話,的確會這樣!想一想,將一噸的重量放到一立方釐米的面積上,極高的壓強肯定會把相對鬆軟的地面炸出一個洞來,不過要是真能將一立方釐米的白矮星物質轉移到地球上,卻不僅僅是砸出一個洞那麼簡單。
  • 一小塊中子星物質在地球上會怎樣?會衰變出黃金,還是會爆炸?
    一立方釐米中子星物質會穿透地球嗎?一立方釐米中子星物質有多重?但它無法穿透地球,因為最大的極限也就只能掉落地心,這個位置是引力勢能最低的位置,中子星物質如果不變的話它會一直呆在那裡,當然它也不會對地球造成任何影響,畢竟8億噸物質對於地球如此龐大的質量來說,其實也沒什麼。一立方釐米中子星物質會開始「解壓縮」嗎?很多朋友認為中子星物質是被引力高度壓縮的物質,那麼在撤除引力之後會這些物質會反彈,理論上是這樣嗎?
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    在這樣的強力擠壓下,電子被併入質子,形成中子,其中的氫元素融合成氦元素,也就是核聚變反應,但核聚變釋放出的能量就會嘗試克服重力逃到太空。這一正一反之間,就形成了自身的平衡,維持了太陽的穩定狀態。這樣的平衡也有一個被打破的時間,那就是其中的氫元素被消耗殆盡時刻。像太陽這樣質量不大的恆星,氫元素耗盡時會變成白矮星。
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  • 一勺白矮星,中子星或者黑洞放在地球上會怎樣?
    其實這個結局並不複雜,對地球沒有任何影響,根本啥也不會發生。 緻密的天體 實際上,白矮星,中子星,黑洞是宇宙中的緻密天體,質量未必比恆星大,但密度都要比普通的天體大得多。比如:中子星一勺子大概就是一立方立釐米,質量差不多就得有好幾億噸重。
  • 一立方釐米的中子星幾十億噸重,若地球被壓成中子星,會有多大?
    中子星就是傳聞中密度無比大的星球,僅僅是1立方釐米的中子星物質都重達8000萬到20億噸之間,意思是米粒大小的物體掉地上都可能把地表砸個窟窿甚至穿個孔出來,這個密度究竟是多大已經超乎我們的想像。