@ 2014.05.18 , 21:43

中子星:宇宙中最奇特的物体

[-]

宇宙,充满了奇怪的东西。而这正是让天文学家吃不下睡不着的原因:还有些奇怪的东西等着被发现呢。

尽管我是个黑洞粉,但我还是会选中子星作为宇宙中最奇特的东西。它们是质量至少是太阳的8倍的恒星所留下来的高密度残渣。当这些恒星燃料耗尽时,会爆炸形成超新星,而它们的核会在重力影响下坍塌。

最终结果就是,中子星们有着恒星的质量,但直径却只有20千米,大概只是曼哈顿的长度。中子星有一个结实的表面,不过我不推荐你站在上面:它们要比太阳热上100倍,重力如此之强,以至于爬高一厘米所需的能量与在地球上攀爬珠峰相当。

大质量小体积,意味着中子星有着超高的密度:是水的密度的100万亿倍。比我们能造出的东西都要密。事实上,它基本和原子核是一个密度,但要比原子核大多了。

这里的重力足以挤压原子,让电子与质子中和,形成中子。这就是“中子星”的来源。尽管它们并不全是由中子组成,但他们也不再是正常的恒星了。(通常,“恒星”是通过核聚变发光,而中子星不是这样。)(百度百科有一段话:“在中子星里,压力是如此之大,白矮星中的简并电子压再也承受不起了:电子被压缩到原子核中,同质子中和为中子,使原子变得仅由中子组成。而整个中子星就是由这样的原子核紧挨在一起形成的。可以这样说,中子星就是一个巨大的原子核。中子星的密度就是原子核的密度。”)

强重力,高密度,奇怪的构成,强磁场,高温度,这些让中子星变得十分奇特。事实上,研究人员们尚未能做出中子星内部的物理模型来,这需要尖端的粒子物理,引力物理和高密度材料知识。

更糟的是,每个中子星都身处远方,难以观察细节。而我们又无法在实验室中造一个中子星,即使是一个微观复刻品。这种压力,温度与密度的结合体,意味着我们连一滴中子星材料都造不出来。当然,这并不意味着我们永远也造不出来,毕竟科学家们很聪明。不过,既看不到也做不出来,让我们很难研究中子星。

即使这样,天文学家们还是搞到了一些知识。1930年代,中子星概念被提出。1967年,英国天文学家乔丝琳·贝尔在调教望远镜时观察到了一种有规律的脉冲,推断它来自于中子星。这种脉冲来自强磁场所造成的光束,会随着中子星的旋转,以一定的时间间隔掠过地球。因此,这种物体被称作脉冲星。它们为我们提供了很好的中子星资料。

[-]
蛋文:脉冲星可能是完美的星际GPS系统

从1967年开始,研究人员们确定了许多脉冲星。由于旋转周期稳定,它们是宇宙中最可靠的时钟。它们之中最快的,每秒能转成百上千次。即使体积很小,这种转速也很不可思议。

中子星奇特的地方还没完。

尽管每个中子星都有着强磁场,但磁星更牛逼。它们非常稀少,目前仅发现21个(和5个疑似磁星)。它们的磁场强于任何已知物体,强过地球磁场的100万亿倍。

[-]
磁星

在银河中心黑洞外一光年距离就有一颗磁星。黑洞口旋转的热气体发出的光线在到达地球之前会掠过这个磁星。在这个过程中,强磁场会将光线扭曲(法拉第旋转)。多亏了这个磁星,天文学家们可以通过测量这个旋转,画出银河中心的环境图,

正常中子星的磁场是可以理解的:没被中和成中子的质子和电子,在内部形成一股强力的电流。但为何磁星的磁场会这么牛呢?

这个问题困扰了天文学家几十载,不过上周一份研究可能为我们给出了答案。研究人员通过智利的甚大望远镜(题外话,世界最大口径射电望远镜落户贵州)发现了邻近一颗快速运动的恒星的一颗磁星。一次天文学辩论会上猜测,这两个星体原本是双子星。两者之间的相互作用让它们转的越来越快……直到一颗星在超新星中爆炸,留下一颗中子星,并把另一颗星踢了出去。这颗星体原有的快速转速,让这颗中子星成为了磁星。

我们尚不清楚这种假说是否正确,或者是否所有的磁星都是这样形成的。最终,时间,和观测,会告诉我们答案。无论如何,这是中子星奇特的另一个原因:它不断的用问题挑战我们,驱动我们不断的在天空中寻找答案。

本文译自 thedailybeast,由译者 K7419 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力 !
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.7
赞一个 (853)

24H最赞