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中子星到底有多可怕?一立方厘米重20億噸,人掉上去會怎樣

网瘾少女 2022/11/19

牛頓的萬有引力定律告訴我們,物體的引力與其質量成正比,因此, 質量越大的物體引力也就越大。

對于宇宙中的各種天體也是如此。 以黑洞為例,黑洞的密度與質量達到了極致,而極致的質量便帶來了極致的引力,讓黑洞具備了吞噬萬物的能力,無論是光線、塵埃還是星球 ,一旦進入了黑洞都是有去無回。

與黑洞類似, 宇宙中還有一種叫作中子星的天體,它的密度也達到了極致,甚至僅次于黑洞。

據天文學家觀測,中子星有著非常驚人的密度, 1立方厘米就能達到8000萬-20億噸的重量。與太陽相比,1立方厘米的中子星相當于1.4到3個太陽質量。

那麼,中子星為何有著如此驚人的密度?如果人類流落到了中子星上,又會發生什麼?

中子星的形成

根據科學家們觀測,構成中子星最初形態的并不是中子,實際上, 中子星是恒星末期演化后的產物。

不過,這種演化過程相當漫長并且具有隨機性, 并不是所有恒星最終都會變成中子星。

在某種意義上, 中子星就相當于是恒星的尸體。

因此,要了解中子星是如何形成的,首先就要知道恒星的形成和歸宿。

恒星的形成

由于引力的吸引,宇宙中的各種物質會向彼此聚集靠攏,形成一團星云, 星云就是恒星的前身。

在引力影響下,大量宇宙物質會向星云中心聚集,這就形成了原始的恒星。而 隨著引力的增加,原始恒星的體積會被不斷壓縮,就像是一只無形的手在不斷地將大量宇宙物質捏在一起。

當體積被壓縮到一定程度之后, 在高溫高壓的環境之下,恒星內部會發生核聚變,釋放出大量能量。

內部釋放出的能量抵擋住了外力之下恒星的進一步收縮,這樣一來, 原始恒星的內外就保持在了一個相對平衡的狀態,一顆耀眼的恒星就此誕生。

在此之后,恒星內部會一直進行核聚變,氫元素和氦元素便被不斷消耗。 等到了恒星末期,由于長期以來的消耗,其內部能量已經無法抵擋外部引力,因此,恒星內外便會再度失衡。

這時候,恒星又將會被不斷壓縮,至于壓縮到什麼程度則是與恒星的質量有關。

如果是質量較小的紅矮星以及黃矮星,那麼其電子簡并壓就可以阻擋引力的坍縮, 恒星就會演化為一顆白矮星。

如果恒星的質量要大上一些, 其核心質量就會超過白矮星的最高質量,這時候,電子簡并壓就抵擋不住引力, 恒星的核心物質就會被引力壓縮進原子核,再與質子結合形成中子。

這些中子聚集在一起就能與壓縮恒星的引力相抗衡,使末期恒星逐漸演化成中子星。

如果恒星質量再大一些,超過了穩定中子星的質量上限,也即奧本海默上限,那麼恒星就會演化成為黑洞。

由此,可以發現,由于質量的不同,末期恒星會演化成為不同天體,中子星也就是由較大質量的恒星演化而來。

為何中子星的密度奇高

大家知道,構成一般物質的最小單位是原子,原子又是由原子核已經核外電子組成的。

原子核非常小,在原子中,它也只占了一萬億分之一的空間,可是原子的所有質量幾乎都來自于它。也就是說,原子核外的空間雖然占據了原子的大部分體積,但是卻幾乎沒什麼質量。

而以中子為主要結構的中子星有一個最突出的特點,也就是 它的中子可以壓縮原子核外的空間,減少核外電子活動的范圍,這樣一來,原子核就能緊密地排列在一起。

因此, 中子星的密度也就是原子核的密度,中子星的奇高密度也就由此而來。

接下來,我們可以舉個例子來直觀感受中子星的密度。

1立方厘米的水大概有1克重,1立方厘米的中子星最少有8000萬噸重,最高有20億噸重。也就是說, 中子星的密度比水密度最少都要高出80萬億倍。

再與地球比較看看。 如果將地球壓縮到中子星的密度,那麼就會發現地球的規模將會大縮水,其半徑會從6371千米驟減到260米左右。

此外, 天體的重力與其密度也是緊密相關的,由于中子星的恐怖密度, 中子星表面的重力可以達到地球的2000-30000億倍。

因此,別看中子星只是一顆直徑僅有一二十千米的小星球,但是它卻是相當可怕的。

那麼,如果有人掉落在了中子星上,會發生什麼?

答案很簡單。 如果一個70公斤重的成年人掉到了中子星上,他會承受比地球大上2000-30000億倍的重力,瞬間與中子星融為一體,成為它的一顆「中子」。

不過,我們也沒有機會落在中子星的表面與其「親密接觸」,由于其強大壓力,我們在下落過程中就會被折磨致死,在宇宙中化為烏有。

結語

浩瀚與神秘的宇宙一直在刷新人類的認知,在它面前,我們人類顯得無知又渺小。不過,我們相信,只要人類一直保持探索精神,科技也持續進步,終有一天,我們一定能揭開中子星以及黑洞等天體的神秘面紗。

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