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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
2022/11/22

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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?

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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。

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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。

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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。

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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,

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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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