@ 2014.05.18 , 21:43
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中子星:宇宙中最奇特的物体

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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。

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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。

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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。


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TOTAL COMMENTS: 48+1

  1. 功夫猫
    @4 years ago
    2412002

    水滴,太短……

    [19] XX [2] 回复 [0]
  2. wjking512
    @4 years ago
    2412004

    我竟然看懂了

    [132] XX [10] 回复 [0]
  3. 2412005

    以后的土豪都不用什么机械手表了,而是中子星手表

    [22] XX [17] 回复 [0]
  4. 耳朵
    @4 years ago
    2412006

    看到我不推荐你站在上面就不想看了……

    [13] XX [19] 回复 [0]
  5. 2412009

    1967年,英国天文学家乔丝琳·贝尔在调教望远镜时…..望远镜是谁?

    [143] XX [24] 回复 [0]
  6. 兔子
    @4 years ago
    2412011

    看不懂!

  7. 高能小宇宙
    @4 years ago
    2412015

    人类一思考,众星都笑了

    [34] XX [10] 回复 [0]
  8. 2412018

    文章的意思是:其实,磁星比较奇特

    [37] XX [6] 回复 [0]
  9. KAKAKA
    @4 years ago
    2412024

    “事实上,它基本和原子是一个密度,但要比原子大多了”, 原文是 nucleus of an atom, 所以是 “事实上,它基本和 原子核 是一个密度”.

    [37] XX [3] 回复 [0]
  10. 2412031

    最牛拜的是索拉卡,因为她是众星之子

    [20] XX [26] 回复 [0]
  11. 2412033

    我倒是觉得宇宙中最奇特的物体是女人 。。。。。。。。。orz 因为其不可预测与无规律

    [75] XX [8] 回复 [0]
  12. 刻骨铭SUN
    @4 years ago
    2412048

    中指星笑尿

    [11] XX [10] 回复 [0]
  13. Edmundlyy
    @4 years ago
    2412072

    雷神的锤子就是中子星材料。这么说来,外星人对地球的破坏比不上雷神锤子对地球的潮汐力所带来的破坏。

    [28] XX [5] 回复 [0]
  14. 2412076

    每次看到这种1百亿倍、1千亿、1万亿、1亿亿的时候就感觉在开玩笑,就像听小孩子说动画片一样的感觉。

    [16] XX [17] 回复 [0]
  15. 朴朴桑
    @4 years ago
    2412079

    @wjking512 你的发言也蠢得让人发笑

    [4] XX [34] 回复 [0]
  16. 给我一支烟
    @4 years ago
    2412095

    中指行

  17. 2412100

    @Xxyz: 把整篇文章压缩成“中子星”,就变成这句话,它同样有着超高的密度。

  18. 2412108

    @KAKAKA:
    多谢指正。我看漏了,当时就在想,为什么两个资料写的不一样。

  19. 2412120

    看完了,不难,不错

  20. 2412134

    天文学家与理论物理学家最牛的地方就在于理论早于发现.脉冲星是一例.尺缩钟慢.原子.黑洞.引力透镜.暴涨.时空因重力弯曲等等皆是.

  21. 2412162

    中子星的逃逸速度可达到光速的一半。。。我去

  22. 2412168

    所以一个中子星其实就是一种原子核超级大的元素的一个原子喽(如果它不是电中性的话)?这不就是科学家们在找的超重稳定元素么?

    [15] XX [5] 回复 [1]
  23. 啊啊
    @4 years ago
    2412169

    怎么转发

  24. 2412188

    两个中子星相撞会发生什么?由每秒一公里速度相遇,或者以0.5,1倍或以上的光速相撞?

    [6] XX [11] 回复 [0]
  25. 红尘过客
    @4 years ago
    2412212

    没有电荷,就算旋转,怎么产生磁场?

  26. friends
    @4 years ago
    2412258

    看得出翻译卖了力气,翻译腔问题慢慢翻译能克服。这篇很好玩呀,但是细枝末节太多了一点额。

  27. 勿使惹尘埃
    @4 years ago
    2412287

    中子星是一种极为简单的制备氢的方法。把任何物体放在中子星上,物体都会因为超重力变成中子态,拿出来后,没有了重力,电子从中子中释放出来,就变成了氢。

    [11] XX [12] 回复 [0]
  28. sandersyao
    @4 years ago
    2412288

    也可能是 古代银河文明 将衰老的恒星转变为磁星 作为在银河系中的定位系统

  29. 2412469

    我连黑洞是什么都还没懂

  30. 2412489

    Santi星人玩岁

  31. 七月的烟火
    @4 years ago
    2412491

    @勿使惹尘埃: 哈哈,说的简单,问题是你要怎么把物体“放上去”然后“拿出来”

  32. ID不允许数字
    @4 years ago
    2412835

    @c+(: 是因为错误的都被淘汰了

  33. 2412882

    楼上回复精妙!哈哈~不过对于其类现象或纯理论推测的探求精神还是要敬佩一下.有些结论确凿只是苦于技术不发达而苦寻几十年终于被验证.它不是盲目的漫幻构想.而是严谨的数理分析推论.

  34. 2412891

    aWe:如果把地球.无论是喜玛拉雅山脉.还是欧亚板块或是太平洋.归属于地球的所有物质被压缩至2.88厘米半径.大概一个花生的长度之内.它就是一个黑洞.

  35. 2412909

    但实际上没有这样的工具来压缩地球.那么怎样才能形成一个黑洞呢?
    这得从恒星演化讲起.星云(可以想像成天空云朵.但是要比云朵大得多的气态分子团.有很多星云图非常壮丽炫美.不过那是不同光谱分析叠加的形貌.)聚集成团.引力使得较密的部分越聚越大.像滚雪球地吸积.形成一个临界的数量.这个自旋的形体匀称的巨大气态球体内部温度剧烈升高.主要元素被点燃.成为恒星.(即明亮的.内部高热的.散射宏观数量光子.又距离非常远.哪怕运动很多年也似乎在天空位置不变化的天体)

  36. scp-348
    @4 years ago
    2412922

    @moers: 一立方厘米估计就有几架飞机的重量,做成表不嫌沉么?

  37. 2412930

    星云(恒星培养皿)本身的物质数量.密集程度.吸积的速度.决定了这颗新恒星最终将是什么命运.是因为一旦恒星点燃.高热高辐射也会驱散重力范围之外的气态原子.(想想太阳风的强大.去吹散云气轻而易举)尙可再吸积的气态分子只可能是抵消恒星本身向外的推力.重力起足够作用的范围内分子.再加上偶发因素.比如慧星.陨石.这些数量不足以改变其本质命运.除非极罕见的双星吸积或与够大的天体相撞.给自己增加足够的体重才行.

  38. 2412940

    恒星耗尽一生能量.濒临引力坍缩的结局.以太阳来看.四十亿年后会演化成红巨星(体积扩张到可能吞噬地球的地步.温度光度也增高)之后.短暂地持续几百万年.内核剧烈收缩.稀释的外壳被收缩产生的爆炸崩向四面八方.内核将变成白矮星.其密度比水高一百万倍.一立方厘米几十吨的样子.此时电子不再有原子束缚.它自由了.

  39. 2412957

    剩下的内核超过太阳质量1.4倍的将会坍缩成中子星.翻译原文说8倍太阳质量大概是指还是恒星早期的质量.要知道恒星一生将释放大量能量.而这些能量其实是用消耗质量.消耗体重得到的.最后的爆炸会损耗巨大比例的质量.
    再说什么是中子星.压力强大到把电子的斥力抵消掉.电子被挤入到原子核内.正负抵消电中性.呈现中子特性.原子核密实紧密挤在一起.这就是中子星微观形态.
    原子核好比一颗核桃.那么围绕着它的电子则是在一幢大楼范围边界旋转.每一幢大楼就是原子.中子星就是把数量浩瀚的大楼里的核桃收集起全部装进一个球里.

  40. 柚子
    @4 years ago
    2412993

    嗡~~~~~~~~~~~~~~

  41. 2412995

    剩下内核超太阳3倍.另一说8倍.(其实倍率精准是天文学家的事.这个数字混沌.不大可能极精确)它将坍缩成黑洞.
    黑洞是原子核也无法保持其形态.被进一步挤碎(中间也许有夸克星?或者短暂地以夸克形态出现?)之后密度极高.温度被各物理学家算得有高有低.引力超级强大.没有物质能够逃脱.在事件视界(这个概念的意思是视界之内没有东西能逃脱.以光速跑的光子都不行.比光速快的东西既没有观察到过.也被理论限制.所以视界之内没活头.视界之外越远越安全)

  42. 2413012

    这东西不发光.完美黑体.那又怎么可以观察它证明它?
    只有从它对周围的引力.发射的伽玛.x.射线.以及它对我们视线背景观察推论得到.
    不是说啥也跑不出来吗?怎么能发射射线?这是因为被吸积的物质临近视界.被高热抛出了一部.且以交换成能量形式溢出.没有被交换成能量的.成为宇宙中蔚为壮观的物质喷流.
    星系中心可能是巨大的星系级黑洞存在着.比太阳质量大几十亿倍.也有恒星级黑洞.吸附于它的恒星因吸积触发明暗交替.又找不到引力源引起的恒星运动.这大概是黑洞.

  43. 2413021

    黑洞这个词一直让我觉得难受.它和一般描述天体的规律完全不同.不过无底深渊的含义倒也准确.
    早在1780年米歇尔已经提出黑洞观点.60年代被定名.霍金靠黑洞没少赚名气发财.如果说年轻时的霍金辐射奠定了其学术伟业.之后奢谈外星人如何如何.虫洞怎样怎样.白洞免费给你什么.黑洞不存在.灰洞冒出来…
    这是要把脸面败光.晚节不保的节奏么~
    爱因斯坦发展相对论后.再无建树.沉溺于大一统.排斥玻尔观点~
    人的智力有时限.

  44. 2413023

    sCp:中子星表可以利用三颗中子星脉冲为基准.有些毫秒脉冲星频率甚至比铯原子钟还准.

  45. Xepher
    @4 years ago
    2413151

    其实就是个大一点的星球核心么

  46. Xepher
    @4 years ago
    2413153

    C+ 你这是来表示你是学霸么

  47. 嘻嘻嘻
    @4 years ago
    2413215

    C+似乎是一个学生党

  48. 云多多
    @7 months ago
    3435480

    更糟的是,每个中子星都身处远方。近了你还有机会写这篇文章么 ……

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