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中子星由什麼元素組成的?每立方厘米的密度高達上億噸,元素周期表都不夠用了
2023/08/01

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我們都知道,宇宙萬物都是由基本的元素組成的,天然元素有90多種,這些元素構成了我們看到的豐富多彩的世界。

不過,宇宙如此之大,也存在一些讓人匪夷所思的天體,比如說中子星還有可怕的黑洞。組成中子星的物質并不是任何元素,中子星完全是由中子組成的,無數個中子被壓縮到非常小的體積內,形成了詭異的中子星。

中子星是由大質量恒星在死亡的過程中向內坍縮形成的,具體過程是怎樣的呢?

質量不同的恒星,在死亡之后的演化過程也不盡相同,比如說我們的太陽,在死亡之后會坍縮為白矮星,白矮星其實也非常致密,密度可以達到每立方米100萬噸,密度已經很高了,這意味著白矮星的組成物質其實已經不能用元素來解釋了,白矮星物質并不是由任何元素組成的。

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不過,白矮星密度雖然很高,組成白矮星的原子被壓縮得很厲害,不過原子外圍的電子仍然沒有被壓縮到原子核上與質子結合,這是因為一種力量的存在:電子簡并壓。

根據泡利不相容原理,兩個或以上的費米子并不能處于同一個量子態,所以電子之間便會形成強大的排斥力,這就是電子簡并壓。打個比方,就相當于一間房間只能住一個人,如果另一個人也想住進來,里面的人就會極力排斥外面的人,這種排斥力就相當于「電子簡并壓」。

白矮星就是靠著電子簡并壓支撐著,保證白矮星物質不會一直向內坍縮。

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不經過如果恒星的質量夠大,死亡后留下的致密內核質量達到1.4倍太陽質量,也就是錢德拉塞卡極限,就連電子簡并壓也無法對抗自身的強大引力。于是致密內核便開始在自身重力作用下繼續向內坍縮。

結果就是,電子被壓縮到原子核上與質子結合形成中子,中子星就是這樣誕生的。

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