中子星的直径只相当于一座小城,质量却极高,中子星物质什么样?
中子星在宇宙中较为常见,却并不普通,它的前身就是一颗发光发亮的恒星。
并不是所有的恒星最终都能够成为中子星,像太阳一样小质量的恒星最多只能够坍缩为白矮星,而并不会发生超新星爆发。当一颗恒星的质量达到了8到10个太阳质量以上的时候,那么在它燃烧殆尽之后才会通过超新星爆发而坍缩成为一颗中子星或黑洞。
之所以说8到10个太阳质量,是因为恒星在演化的过程中会发生变化,大量物质会被抛撒而出,如果以内核质量来计算,那么质量在太阳质量1.44倍以上就具备了成为中子星的潜质,而内核质量达到3.2倍以上太阳质量的恒星则会最终成为一个黑洞。那么中子星这种常见,但我们并不熟悉的天体是什么样子呢?
中子星很小却很极端
能够成为中子星的恒星体积是很大的,但如果你以为中子星也很大,那就错了。和大多数的宇宙天体相比,中子星应该说是很小的,甚至于连月球都比不上。在2019年,德国法兰克福大学理论物理研究所对于中子星的大小进行了最为精确的估算,得出的结果是,中子星的直径大约在12到13.5公里之间,这真的很小,要知道,月球的直径还有3476.28公里。
十几公里在地球上不过是一座小城的大小,也就是说中子星只相当于地球上的一座小城。然而却不要小看了这座小城,它所蕴含的物质总量是非常巨大的。这是因为中子星是一个非常致密的天体,它几乎全部是由中子所构成的。在中子星极强的引力作用下,物质被不断压缩,这种压力大到足以压碎原子核。
原子是由原子核与核外电子所构成的,当原子核被压碎,电子和原子核里的质子相结合,从而形成中子。
当大量的中子以极为紧密的方式结合在一起的时候就成为了中子星物质,中子星就是由这样的物质所构成的。一颗直径只有十几公里的中子星所蕴含的物质总量远超整个太阳系的物质总量。其实这也没有什么好奇怪的,太阳自己就占据了太阳系物质总量的99.86%,而一颗最小的中子星也可以达到太阳质量的1.44倍以上。
大质量、大密度代表了强大的引力,如果与地球相比,中子星的引力可以达到地球引力的1000亿倍以上,这种强大的引力是超越普通人想象的。同时,中子星也是一颗炽热的天体,其温度可以达到60万摄氏度以上。
有趣的中子星物质
地球虽然名字中有“球”,但实际上地球并不是一个标准的球体,事实上地球的外形与标准的球体差别很大,原因很简单,就是地球的引力还不够大。但中子星不同,中子星的引力是地球的1000亿倍,所以中子星是一个非常标准的球体,你可以把它想象成一个光滑的金属球,因为它不仅外形标准,表面也极为光滑。
如果我们能够拿起来一块中子星物质,一定会被它的光滑所折服,在地球上你是见不到这样的物质的。在地球上,通常所说的光滑的物质,只要不断放大,它粗糙的本质就会显露无疑,而中子星物质,即使将它放大很多倍,它的外表依然是光滑的,这种感觉我们从未体验,也不可能体验得到,因为我们根本无法拿起一块中子星物质。
一块指甲大小的中子星物质的质量就可以达到10亿吨以上。
没有人能够拿得起如此重的物质,而且中子星物质一旦离开了中子星,它也就不再是中子星物质了,因为中子星物质的存在依赖于中子星强大的引力作用。除了强大的引力、极高的温度之外,中子星还拥有巨大的能量。
如果以地球现在的能量消耗来计算,一颗中子星一秒钟所释放出的辐射就可以满足人类数十亿年的能源需求。可以说对于人类而言,中子星上的能量是取之不尽用之不竭的。当然,现在的人类并没有能力去中子星上汲取能量,甚至于连能够获取恒星能量的戴森球都只不过停留在想象的阶段,但是在未来,千百万年之后,人类文明能够发展到何种高度,我们无法预言,甚至无法想象。