中子星的表面重力是地球的7000億倍,掉向它的物體能超過光速嗎?

2020-12-04 科學認識論

什麼是中子星?

中子星是恆星在演變過程中的一個末期星體,恆星由重力坍縮後發生超新星爆發之後,但是質量沒有達到形成黑洞的情況下,會形成比黑洞密度小,比白矮星密度大的中子星。如果拿它與地球相比,那確實不是在一個數量級上。

中子星依靠簡併中子壓來實現靜力學平衡。現在普遍認為,靜態中子星的質量上限是2.2倍的太陽質量。而轉動中子星的質量上限是2.9倍的太陽質量。超過這些極限,中子星將繼續坍縮成為黑洞。

牛頓的經典力學

牛頓在20多歲時觀察到了蘋果從樹枝上掉落在地上,由此他苦思冥想,終於發現並總結出萬有引力定律。牛頓認為,任何兩個有質量的物質之間都存在引力的作用,這個引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比。

用公式表達為F1=GM1M2/R^2,由此,我們可以計算一個中子星表面的引力大小為多少。假設一個中子星的質量為太陽的2倍,太陽的質量大概為1.9891×10^30千克,中子星的質量M1=2×1.9891×10^30kg=3.9782×10^30kg,中子星的半逕取15km。取一個1kg的物質,那麼約為這個物質在中子星表面所受引力約為F1=3.6×10^42N.與地球的表面的重力相比,差距很大,但是還沒到7000億倍。

掉向中子星的物質能超過光速嗎?

首先,用愛因斯坦的相對論來說,宇宙中沒有什麼物質的速度可以超過光速,所以無論中子星的引力如何巨大,都不可能使物質的速度可以超過光速。

但是殺雞焉用牛刀,這個問題用牛頓經典力學就可以完全解決!

宇宙是一個複雜的系統,在中子星的表面做自由落體首先要不考慮其他星球引力的影響,因為宇宙中存在很多雙星系統。

所以不考慮其他天體引力的情況下,用牛頓的經典力學來分析的話,全宇宙任何一個地方相對於該天體零初速度釋放一個有質量無動力的物體,讓其無阻力自由下落,它撞擊地面時的速度最快不會超過這顆星球的逃逸速度,原因就是最簡單的機械能守恆——逃逸速度是地面扔出逃逸至無窮遠,所以逆過程就是無窮遠撞地也只能達到逃逸速度。所以這裡不用考慮愛因斯坦的廣義相對論,用牛頓的理論就可以斷定中子星外圍僅靠自由落體就讓物體達到光速的。

相關焦點

  • 中子星表面的重力為地球7000億倍,掉向它的物體能超光速嗎?
    10米/平方秒,這與光速相差太大,因此,我們不妨用中子星來討論這個問題,原因是中子星的重力非常的離譜。相關資料顯示,一顆標準中子星的表面重力是地球的7000億倍,其表面重力加速度可達到(7 x 10^12)米/平方秒。根據科學家的計算,一個距離中子星表面1米的、初速度為零的自由落體,在落地時的速度可達到每小時大約100萬公裡!
  • 中子星表面重力是地球的1000億倍,掉進去的物體能超過光速嗎?
    掉向中子星的物質的最終速度會超過光速嗎?計算出中子星表面重力加速度會那麼大,著實嚇了一跳,那麼現實問題來了,假如有一個物體從遙遠的位置向中子星掉落,它的速度會超過光速嗎?計算得這顆中子星表面的時間大約相當於外界的0.83倍,即外界過了一天,中子星表面大約過了0.83天,當然另一個效應則是質增效應,重力勢能會被質增效應所消耗,而讓重力加速度無法達到光速。因此各位所想的速度超過光速是不能的哦。
  • 中子星讓物體加速至光速嗎?其重力約是地球7000億倍
    引言:從上往下運動,事物運動位移越大,其運動速度也越大,若位移無限大、時間無限長,事物能超光速運動嗎?在地球上不可能,黑洞中可以一試。生活中不知大家是否注意到一個現象:當物體從高處往下掉落時,它的速度會越來越快。
  • 中子星每秒轉速達到上千轉,速度超過光速了嗎?
    中子星是大於太陽質量8倍以上的恆星,演化末期發生超新星大爆炸留下的殘骸,是恆星把外圍物質炸飛了留下的中心那點核,質量不得超過太陽質量的3.2倍(這個數據尚無最終準確定論),這個叫做奧本海默極限,超過這個極限就做不成中子星,會繼續坍縮成一個黑洞。
  • 如果自由落體的距離無限,物體的速度有可能達到光速嗎?
    所以我們知道,在地球萬有引力的作用下,物體無論在哪種情況下都會受到重力作用。而當一個物體只受到重力作用時,我們把這種運動稱為自由落體運動。根據牛頓第二定律,物體的加速度等於它受到的力相加除於它的質量。因為自由落體的物體忽略空氣阻力的影響,它只受到一個重力作用。而物體的重力等於地球的萬有引力常數G稱上自身的質量。這樣一來,兩個公式中的質量被約去了。
  • 從多高的地方落下,物體的速度才會超過光速?
    狹義相對論告訴我們物體是不可能達到光速的,因為會有一個質增效應,接近光速時質量趨近無限大,因此無論怎麼加速都不能讓它再加快一點速度!但有網友提出了一個尖銳的問題,萬有引力定律告訴我們,天體的引力和它們的質量成正比,質增效應導致引力增加,物體靠近速度會更快,如果有一個足夠大引力和無限遠的自由落體距離,物體會超過光速嗎?
  • 矮白星,中子星,黑洞他們之間存在著什麼樣的聯繫?
    它們之所以被稱為脈衝星,不僅是因為其快速旋轉的特性,還因為它們能產生規則的電磁輻射脈衝,包括無線電波、可見光、x光和伽瑪射線波長。另一種中子星叫做「磁星」。它的磁場強度約為10億特斯拉,是普通中子星的1000倍。所有中子星都像一塊巨大的磁鐵,磁極與旋轉軸成一定角度傾斜。像地球一樣,脈衝星也被磁層包圍,在磁層中,電子和其他粒子被磁場加速。
  • 中子星是中性質子組成的?那麼它1億特斯拉的磁場咋來的?
    我們經常可以看到太陽熾熱的電離等離子體向上和向外延伸,其直徑是地球的許多倍。有時還會形成一個完整的圓環,像一個熾熱的瀑布一樣「傾盆而下」。通過太陽動力學天文臺的AIA儀器。我們知道日冕物質拋射形成的結構大約是地球直徑的四倍。
  • 引力波是什麼,它的運行速度到底有多快,會超過光速嗎?
    網絡上常見一些說引力波速度超過光速的說法,這不有位網友問我:引力波超過光速10000倍,你信嗎?我當然不信,但我不知道這位網友憑什麼這麼說,我只能反問:你自己信嗎?憑什麼?如果你自己相信引力波比光速快10000倍,依據又是什麼,哪來的底氣?
  • 中子星是完美球體嗎?是什麼影響它的形狀?
    中子星是宇宙中密度最大的物質集合之一,但它的質量是有上限的(非旋轉中子星質量不超過2.6倍太陽質量),超過這個上限中子星就會坍縮進而形成一個黑洞ada   宇宙中沒有靜止的物體,我們所知道的每樣事物幾乎都在以某種方式旋轉著。所知道的月球和每一顆行星恆星都是繞著軸旋轉,這意味著在物理現實中沒有一個真正完美的球體。作為一個靜力平衡旋轉的物體,地球的赤道凸起,兩極略扁,由於其每天自轉一次地球的赤道軸的距離比極軸要長26英裡(42公裡),而且有很多東西旋轉得更快,那旋轉最快的物體是什麼呢?
  • 如果一個雞蛋,它以50%的光速砸向地球,會氣化地球或毀滅人類嗎?
    根據相對論公式,我們可以計算出這顆60g的雞蛋,以一半光速砸向地球時,撞擊能量約為8.36x10^14J,而根據經典物理學動能公式計算,撞擊的能量約為6.75x10^14J。但這顆雞蛋以光速50%撞上地球,它有燒毀的時間嗎?它即便燒毀了,對大氣層或者海洋的衝擊波有多大,你知道嗎?
  • 中子星和黑洞都是宇宙中的極端天體,但不是一個等級,別搞混了
    宇宙中最極端的天體是黑洞,黑洞可以吞噬接近它、闖入它勢力範圍的一切物質,迄今為止並沒有發現比黑洞更大威力的物體出現。中子星密度雖然很大,但與黑洞比起來是小巫見大巫。中子星是大於8倍太陽質量的恆星死亡後的屍骸,其前身恆星死亡前的質量一般不會超過30倍太陽質量,而中子星本身的質量受到奧本海默極限的限制,在3.2個太陽質量左右,超過這個質量就會繼續塌縮成一個黑洞。有研究認為,不旋轉中子星的奧本海默極限為2.16個太陽質量,超過這個質量就會繼續坍縮為黑洞。
  • 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。
  • 一個物體黑洞中無限往下掉,會超光速嗎?不會,它可能比步行還慢
    在大家的認知中,一個物體在引力場中一直往下掉,它的速度似乎並沒有限制,只要這個距離足夠長而且中心質量體無限大,那麼終有一天這個下墜速度會超過光速?但事實上卻不會發生這樣的情況,我們從兩個角度來解釋這個有趣的問題,如果您信任愛因斯坦,那麼請看第一個解釋,如果你不信,那麼請看第二個解釋。
  • 1種天體質量無上限,直徑可大於1光年,附近有靜界,能孕育超文明
    但是它的質量,卻只有太陽的10倍。》恆星內部的核聚變一直到鐵原子為止。因為鐵以上的核聚變是吸能反應,沒有辦法維持恆星發光發熱。2015年,中國天文學家發現了距離地球128億光年、430萬億倍太陽光度、中心黑洞質量約為120億個太陽質量的超亮類星體。這是人類目前已觀測到的遙遠宇宙中發光最亮、中心黑洞質量最大的類星體。黑洞質量無上限,只要外界的物質不停的向黑洞掉落,黑洞的體積就會不斷的增加。所以,理論上黑洞直徑超過1光年、10光年、100光年都是有可能的。
  • 像山一樣大的原子—中子星解釋
    如果它的核心質量超過約1.4個太陽質量,災難性的坍縮將會發生。核心外部將以近達70,000公裡/秒速度的向核心內部崩塌。此時,只有原子內部的基本相互作用在抗衡引力塌縮。電子的量子力學斥力被引力克服,並與質子融合,形成中子,而這些中子將壓縮得如原子核般密集。此時恆星的外層將在劇烈的超新星爆炸中被彈射到太空中。所以,我們得到了一個中子星。
  • 中子星密度僅次於黑洞的天體!人落到上面會發生什麼?
    其密度在宇宙中僅次於黑洞,甚至可以令光線彎曲,但試想一下,如果一個人落入中子星,會發生什麼樣的場面?  首先,中子星的質量比太陽大35%-1倍,但密度高達2×10的15次方克/立方釐米。  這是什麼概念呢?相當於將太陽那麼大的物體壓縮到地球上的一個城市中,所以假設你手上有一個石頭大小的中子星,它的質量可高達1億噸,所以你的手會瞬間坍塌。
  • 帶一勺中子星回地球,會發生什麼?
    ,縱觀來看,中子星的面積最大為300平方千米,地球的面積是中子星的1700倍,如果將水的密度與中子星作對比,你會發現,中子星的密度相當於水的100萬億倍,倘若地球按照該比例進行壓縮,最終地球的直徑將不會超過22米,人們往往驚奇於,中子星的質量在太陽的1.35-3倍,一顆典型的中子星的質量是太陽的1.35到2.1倍左右,半徑僅有10到20公裡的中子星,只要兵乓球大小的質量就已等同於地球上的一座山,中子星的自轉速度
  • 如果以1億倍光速飛行,最後會回到原點嗎?物理學家告訴你答案
    經過幾個世紀的探索,我們知道地球是圓的。只要我們站得高,我們就能看得遠。所以如果我們以1億倍於光的速度飛行,我們會看到什麼?我們能得出宇宙是圓的嗎?看看下面的假設,你就會明白了!如果一個人以1億倍光速朝一個方向飛行,他會回到原點嗎?
  • 光速撞擊地球的一根針能不能毀滅地球?
    網上總是有人提問「一根針以光速穿過地球會怎麼樣」,回答總是出奇的一致,物體到達光速後的能量是無限的,它會把地球炸個粉碎,甚至毀滅整個宇宙。但是,這個問題本身就是錯誤的,它違反了愛因斯坦的相對論。為了使這個問題更合理,我們把速度改為0.99倍的光速,這樣既不違反物理定律,也和原問題更接近。