比鋼硬100億倍,宇宙「最硬」物質是什麼?來自中子星,能夠幫助我們實現星際穿越

硬度是人類對材料的極致追求,因此在人類歷史上,從石器時代到青銅時代,最後到鐵器時代,變化的是材料的硬度。而後,人類 又陸續發現金剛石、魯珀特之淚等堅硬的物質目前為止,人類發現的最硬的物質是碳炔。

碳炔結構

如果還不滿足這些物質的硬度,那就將目光放向宇宙,尋找比地球的碳炔還硬的物質。這個時候我們會發現,地球這些物質的硬度全部都是弟弟。宇宙中的物質硬度都高得離譜,動輒得咎就是地球物質的上億倍。想象一下這些東西撞擊地球,地球能承受得起不?

這裡面最硬的存在,是中子星的核意面。

核意面聽起來很好吃,然而實際上它是一道「 硬菜」, 其硬度是鋼鐵的100億倍,這世上沒有誰能咬得動這道意面。

中子星是宇宙中引力僅次于黑洞的存在,因此 光可以從中子星四周逃逸,但是逃逸路線會發生彎曲。因此,我們是不可能登陸中子星的, 巨大的引力會引發上面的一切有質量的物質發生坍塌。因此科學家們只能通過電腦模擬,得出一個類比的中子星內部結構。電腦將類比的中子星組成呈現在大家面前,大家都驚呆了!

由于 中子星的引力巨大,因此越往中子星的內部走,它的結構就越像一個義大利麵團。超新星爆炸的巨大壓力,讓中子和質子們聚集在一起,形成了 類似球形的核,中子和質子是原子核的組成部分,因此又稱核意面。

球形麵團並非核意面的唯一結構,越靠內部壓縮越強,質子沒有足夠的電斥力來維持球形,類球形核結構又被壓成長長的條狀的義大利面。壓縮繼續升級,原子核會變成薄片狀的義大利面。

這些「 義大利面」們組成了密度極大的中子星,也自然而然成為了全宇宙硬度最高的物質。這便是中子星呈現給全宇宙的一道極致硬核的菜肴!可這份「硬菜」有什麼作用呢?僅僅用來「填飽」中子星的肚子嗎?當然不是, 有一部分中子星會發出脈衝波,被稱為脈衝星。並不是每一顆中子星都是脈衝星,只有旋轉週期很短的中子星才能產生脈衝。而決定這個週期的,就是這些「義大利面」。

天文學家們發現,脈衝星是因為中子星釋放能量導致的,本質上脈衝星的旋轉速度會比一般的中子星慢很多。然而經過研究發現,目前已知的脈衝星中, 旋轉週期就沒有超過12秒的。這是因為,脈衝星的分佈都不會很均勻,導致 殘留的電子和質子們在旋轉過程中產生磁場。

如果任由這個磁場加強的話,脈衝星兩極地區會產生電磁波,釋放能量,減慢脈衝星的旋轉速度。然而, 核意面將質子和中子結合起來,使磁場減弱,這個時候雖然依舊發射電磁波,但是它保住了脈衝星大量的能量,繼續維持高速旋轉。

此外我們都知道, 中子星的引力僅次于黑洞,如果不考慮概念星體誇剋星,它是宇宙中的第二大引力。光可以從中子星周圍逃逸,但是逃逸的路線會出現彎曲,這是因為中子星附近的空間是扭曲的。扭曲的原因除了引力過大,還有就是, 核意面會讓中子星的表面並不平整,出現高度僅幾公分的山峰。正是這僅僅一點點山峰,就足以讓旋轉的中子星周圍的空間出現彎曲。而彎曲的空間裡,中子星在不斷地向外釋放能量,這就形成了引力波。

雙中子星合併的引力波模型

也就是說,核意面很有可能是引力波發生的條件之一。 引力波是愛因斯坦廣義相對論中預言的一種物質,現在已經被人類證明存在,它來自于高速旋轉的雙脈衝星。

研究「意面」的意義

那麼這些「 義大利面」對我們有什麼意義呢?當然不是為了吃它,而是 能夠幫助我們實現星際穿越

宇宙中有很多能量,但這其中有很多人類無法利用。核意面是人類通過電腦類比出來的結構,而人類的實驗中曾經偶然 存在過「四中子」結構,這就意味著未來人類可以模擬中子星的環境,創造出核意面。 中子星能量巨大,且沒有黑洞危險,我們可以利用這一點為太空船實現能量供應。

此外, 中子星周圍扭曲的空間,是曲率加速器和蟲洞科技的基礎,未來能否接近光速,可以在這個方向上努力。

蟲洞(想象圖)

未來的探索

誰能想到宇宙中居然存在著「義大利面」結構的物質,而且這種物質還是全宇宙硬度最大的存在。 宇宙擁有140億年的歷史,960億光年的直徑,人類探索的范圍只是非常微小的一部分。當然,人類在宇宙中的前進范圍不會僅限于如此。

如今人類的腳步還沒有擴展到太陽系以外,甚至連我們自己的太陽系邊界在哪裡都還沒有搞清,更不要說前往中子星,核意面似乎對我們還很遙遠。可是我們不能因為現在還沒有到達中子星就放棄研究,或許有一天核意面會和當年「四中子」結構一樣偶然出現在人類的研究中。即便是驚鴻一瞥,也足以說明人類科技的偉大進步。

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