白矮星,中子星,夸克星有什麼區別呢?

2021-01-19 宇宙解碼

    如果你為白矮星的巨大密度而驚嘆不已的話,這裡還有讓你更驚訝的呢!我們將在這裡介紹一種密度更大的恆星:中子星和夸克星。


白矮星


    中子星的密度為10的11次方千克/立方釐米, 也就是每立方釐米的質量竟為一億噸之巨!對比起白矮星的幾十噸/立方釐米,後者似乎又不值一提了。 事實上,中子星的質量是如此之大,半徑十公裡的中子星的質量就與太陽的質量相當了。

    同白矮星一樣,中子星是處於演化後期的恆星,它也是在老年恆星的中心形成的。只不過能夠形成中子星的恆星,其質量更大罷了。根據科學家的計算,當老年恆星的質量大於十個太陽的質量時,它就有可能最後變為一顆中子星,而質量小於十個太陽的恆星往往只能變化為一顆白矮星。

    但是,中子星與白矮星的區別,決不只是生成它們的恆星質量不同。它們的物質存在狀態是完全不同的。


中子星


    簡單地說,白矮星的密度雖然大,但還在正常物質結構能達到的最大密度範圍內:電子還是電子,原子核還是原子核。而在中子星裡,壓力是如此之大,白矮星中的簡併電子壓再也承受不起了:電子被壓縮到原子核中,同質子中和為中子,使原子變得僅由中子組成。而整個中子星就是由這樣的原子核緊挨在一起形成的。可以這樣說,中子星就是一個巨大的原子核。中子星的密度就是原子核的密度。

    在形成的過程方面,中子星同白矮星是非常類似的。當恆星外殼向外膨脹時,它的核受反作用力而收縮。核在巨大的壓力和由此產生的高溫下發生一系列複雜的物理變化,最後形成一顆中子星內核。而整個恆星將以一次極為壯觀的爆炸來了結自己的生命。這就是天文學中著名的「超新星爆發」。


夸克星


    夸克星,恆星死亡時會在自身重力的影響下發生坍縮,若其質量為中等,即約比太陽的質量多1.44倍,重力就足夠將恆星物質中的電子和質子擠壓到一起形成中子星;若該恆星質量更大,中子可能破碎成自身的組成成分,即夸克。

在一定的壓力下半數由中子分離而成的夸克能夠轉化為奇夸克,產生一種更加緻密的物質類型。這時的星體就是由奇夸克緊密結合在一起所構成的「夸克星」。


    夸克星主要是理論上的產物,科學家偵測到兩個之前被認為是中子星奇怪的天體。而基於已知的物理原理,第一個天體看起來比正常的中子星小很多,而第二個則比正常的中子星溫度更低,因此認為它們是由密度比0號元素(中子)更高的物質組成。但是,這些觀察和結論是否正確還有待研究,有人認為這些研究人員的結論不具有決定性的結果。

相關焦點

  • 白矮星●中子星●夸克星●小黑洞
    白矮星●中子星●夸克星●小黑洞(清風科普於2020年7月28日)由於內部極度高溫,有的中子星兩極會脈衝式地噴射出粒子流,所以又稱為脈衝星。中子星都會高速自旋。由於中子星保留了母星極大的角動量,但半徑只是母星的極小量,因此轉動慣量的減少,導致非常高的自轉速率。其周期從毫秒脈衝星的1/700秒到30秒都有存在,旋轉周期最快的脈衝星可以達到1100轉/秒。一顆中子星的逃逸速度大約在1萬~15萬公裡/秒之間,相當於1/2的光速(稱亞光速)。
  • 中子有了中子星,夸克卻還發現夸克星
    中子有了中子星,夸克卻還發現夸克星,這是怎麼回事呢?雙中子星合併中子星目前已經在宇宙中觀測到,而至今也沒有在宇宙中找到夸克星的蹤跡,夸克星只是一種理論上存在的天體。假如夸克星存在,那麼,它們是一種比中子星更為緻密的天體。理論上,中子星和夸克星都是大質量恆星的演化終點,造成它們組成上存在區別的本質原因是質量的不同,夸克星要比中子星的質量更大。首先,我們簡單來了解一下中子星是怎麼形成的。內部結構恆星通過內部核聚變反應能夠產生很強的輻射壓,這種向外的壓力與自身重力相平衡。
  • 科普:白矮星與中子星的區別
    ,在這種不穩定達到極限之後,紅巨星就會發生爆炸,把星體核心以外的物質拋離恆星本體,殘留下來的星體就是白矮星,並且白矮星的內部也不會再發生核聚變反應,此時的恆星也不會又能量產生,白矮星由高密度的物質所產生的電子來支撐,白矮星隨著時間的推移,白矮星的溫度會冷卻,最終會變成黑矮星,但是根據宇宙形成時間的推測,目前宇宙中應該不會有黑矮星的存在。
  • 比中子星更加神秘,奇異夸克星真的存在嗎?科學家該如何發現它?
    白矮星內部絕大部分都是碳元素,此外還會有一小部分氧、氮、氫。而中子星的引力過於巨大,以至於電子都被壓進了原子核,與質子結合成為中子。因此,這種緻密星幾乎完全由中子構成,所以稱為中子星。但是在宇宙大爆炸或者中子星內部這種恐怖的超高壓、超高溫環境下,夸克有可能會游離出來,這種狀態就叫做夸克湯。而在中子星內部,這種夸克湯就可能形成神秘的夸克星。它看起來和中子星有些相似,但比中子星還要更小。
  • 還是中子星嗎?科學家終於找到了夸克星的證據
    夸克星是一種假想的星體。當恆星演化到生命的末期,會在自身引力的影響下發生坍縮,當恆星質量低於太陽質量的1.44倍時會產生白矮星,高於1.44倍時引力將物質中的電子和質子擠壓到一起形成中子星,如果恆星質量超過太陽的質量的3.2倍時,將產生黑洞。
  • 白矮星或中子星的質量變化後會發生什麼?
    問題:我一直為白矮星和中子星的大小問題而感到疑惑。然而這次我詢求的並不是它們的大小本身,而是當物質施加在它們身上時所引發的一系列變化。用一個由一顆白矮星和一顆紅巨星組成的聯星系統來舉例,如果紅巨星的物質轉移到白矮星上,那麼白矮星的大小將如何隨著時間變化?這顆白矮星會因為這些附加質量而一直增大,直到它坍塌成一顆中子星?還是說它會因為質量過大而繼續收縮?
  • 在中子星與黑洞之間,有一顆夸克星正在蠢蠢欲動
    ,當太陽內部的氫原料完全燃燒殆盡,熱核反應開始由氫元素向鐵元素轉變時,太陽會發生超新星爆炸,最後變成一個白矮星,可能有些讀者會問:既然白矮星、中子星、黑洞的本體都是恆星,為何太陽最終只變成了白矮星,沒有變成中子星或者黑洞呢?
  • 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
    白矮星不再坍縮是因為其中的電子簡併壓力抵消了引力的影響。20世紀30年代,印度物理學家錢德拉塞卡算出白矮星電子簡併壓力能抵抗的引力極限,得到的結果是白矮星質量上限為1.44倍的太陽,這也被稱為「錢德拉塞卡極限」。如果質量超過此極限,它就會進一步坍縮成中子星。
  • 科學家的假想——夸克星
    不過要講夸克星就要先從恆星的最終形態說起。」「這個我知道。恆星最終可能會變成白矮星、中子星或者黑洞。」開開回答道。「那恆星的最終形態是由什麼決定的呢?」媽媽問道。「好像是質量。」開開不太確定地回答。「原來如此,可是這和夸克星有什麼關係呢?」心心感覺媽媽講的都是題外話。「因為有科學家認為,在中子星和黑洞之間,還存在著某種恆星的最終形態,他們稱之為夸克星。」
  • 一勺白矮星,中子星或者黑洞放在地球上會怎樣?
    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。為什麼這些天體的密度會這麼大呢?
  • 錢德拉塞卡極限和奧本海默極限為什麼是白矮星和中子星的生死線?
    宇宙中任何物質都遵循生長衰亡過程,天體也不例外,恆星就有誕生、穩定和衰亡過程。恆星的死亡大致有4種歸宿,即黑矮星、白矮星、中子星、黑洞。這些就是恆星的屍骸。黑矮星是太陽質量0.5倍以下的恆星,即紅矮星死亡的歸宿。紅矮星壽命超長,短則數百億年,長的可達數萬億年。
  • 夸克星存在嗎?藏在中子星與黑洞之間的神秘天體,它究竟是什麼?
    長期關注小編的朋友們應該知道,除了環境問題外,經常出現在小編文章裡的這些名詞大家不會陌生:黑洞,中子星,白矮星,類星體,超新星爆發等一些列。除了這些以外,宇宙中理論上應該還存在這樣一種天體,它也是超新星爆發後留下的殘骸,它就是——夸克星。
  • 白矮星和中子星的質量下限分別是多少?
    【每日科技網】  白矮星和中子星的前身都是恆星,它們的最主要區別在於質量不同。恆星的質量大小決定著最終會演化成什麼天體,白矮星和中子星是兩種可能的結局。在銀河系的一千多億顆恆星中,98%的恆星質量都是小於太陽8倍,這意味著它們最終都會演化為白矮星。
  • 揭秘夸克星,你從未聽說過的神秘天體!
    在浩瀚的宇宙中,有各種各樣的天體,你所熟知的無非便是黑洞、中子星、恆星、白矮星、行星等,但你有聽說過夸克星嗎?沒錯,你沒聽過,夸克,這是比中子還要小的物質,也是組成中子的基礎單元。我們其實無法直接觀測夸克,只能從夸克互相結合而形成的強子中來間接觀測夸克,質子和中子便屬於強子。
  • 當你改變白矮星和中子星的質量時會發生什麼?看完細思極恐
    網友:我當時在思考白矮星和中子星的體積問題。但問題卻不在於體積大小,而是當你增加它們的質量時會發生什麼。例如,如果一個白矮星在一個雙星系統內,其中有一個紅巨星正在失去物質,並且這些物質被加入到白矮星上,那麼白矮星的體積會如何隨時間變化?增加的物質會使它變大,直到它質量過大而坍塌成中子星,還是增加的質量會使它在更多的質量的支撐下加速變小?
  • 天體物理學家承認,有一部分中子星可能是尋找已久的夸克星
    不同初始質量的恆星選擇不同的死亡方式:質量較小的恆星最終成為白矮星,而質量較大的恆星會通過超新星爆發結束主序階段的演化,形成殘骸中子星或黑洞。中子星的平均密度超過原子核的密度。這導致中子星物態問題被粒子物理學家和天體物理學家所共同關注:前者寄望利用中子星這一得天獨厚的天體實驗室認識QCD的非微擾行為,而後者認為此問題與包括超新星在內的大質量恆星晚期演化、中子星相關若干天體物理過程等緊密聯繫。依賴物態的差異,中子星又分為常規中子星和夸克星兩類。前者以核物質為主構成,後者主要組分為夸克物質。
  • 白矮星和中子星的「極限」:這兩位科學家的名字,告訴了我們答案
    白矮星和中子星的「極限」:這兩位科學家的名字,告訴了我們答案我們知道宇宙當中存在恆星和行星這兩種星球,其中恆星的質量和體積都比較大,所以內部能夠啟動熱核聚變反應,釋放出巨大的能量。而恆星的最終演化,通常都會走向三個結局:白矮星,中子星或者黑洞。那麼恆星演化成白矮星和中子星的極限,分別都是什麼呢?白矮星和中子星的質量最大又能夠有多大呢?這是個非常值得探討的問題——當然也早就有科學家對其進行研究,並且給出了我們確切的答案,而且還各自用他們的名字命名了自己的科研成果。今天小編就來和大家聊一聊,宇宙當中恆星演化形成的白矮星和中子星,質量的極限分別都是多大。
  • 天體「夸克星」:宇宙中雖不存在,卻可能是黑洞演化的一個階段
    其中質量小於1.44倍太陽的恆星會演化成白矮星,而內核質量在太陽的1.44~3.2倍(總質量在太陽的8~15倍)的恆星,會演化成中子星。而內核質量大於3.2倍太陽的恆星,則會演化成為黑洞。而科學家認為,既然存在白矮星和中子星這種天體,那麼從微觀粒子的角度來看,中子再細分還能夠分為夸克——那麼是不是還有可能存在一種,完全由夸克這種物質組成的星體呢?
  • 超新星爆發或有第四種遺骸,介於中子星和黑洞之間,名曰夸克星
    現在我們知道,恆星不僅位置會改變,而且也不會永恆存在,總有「死亡」的那一天。而它們的死亡,就是所謂的超新星爆發。目前天文學家認為,恆星在超新星爆發之後,大約有三種不同的命運,它們可以變成白矮星、中子星或者黑洞。
  • 中子星的密度就是原子核的密度?為什麼地球還沒坍縮成中子星?
    2、中子星階段即便是是泡利不相容那無法存在完全一致量子態的電子簡併力,也是有極限的,而無限增加的質量將會壓垮這個結構,而這個質量極限就是穩定白矮星的質量上限:錢德拉塞卡極限,此時電子簡併力再也無法對抗引力坍縮,進入了原子核與正電荷的質子中和成了中子,從理論上來看物質就成了中子的海洋