宇宙中存在一种堪称“密度之王”的星体,名叫中子星。如果你“舀起”一勺中子星,这一勺的重量就能达到上亿吨。
最小的中子星,密度就能达到8000万吨每立方厘米,而质量相对较大的中子星密度,甚至可以达到每20亿吨每立方厘米,注意这里的单位是立方厘米,而不是立方米!
还是不能完全理解?没有对比就没有伤害。
我们可以来看一下地球的质量和密度,地球的平均密度大概是每立方厘米5.5克左右,对中子星来说完全没有可比性。如果地球想要达到中子星的密度,需要将整个地球的直径只有5层楼左右的房子那么高,要知道地球的体积可是有10832亿立方千米。
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这么看来,“密度之王”的称号,中子星当之无愧。
中子星凭什么那么重?
“密度之王”中子星不仅是重,自然硬度也远远胜过地球上所有物质,包括地球在内,如果可视化一下的话,中子星将比钢铁还要硬100亿倍。
它到底是如何在宇宙中出现的,又是如何做到这么重的?
要想知道中子星为什么会拥有如此高的密度,我们就有必要先了解一下物质的构成,目前已知的几乎所有的物质都是由原子构成的,原子又由原子核和核外电子组成,原子核又由质子和中子组成。
其中,原子核的体积仅仅只占了一个原子很小很小的一部分,如果说将原子比作一个体育馆,那么原子核就相当于体育馆中的一粒灰尘,也就是说一个原子的内部其实是非常空旷的,可压缩空间非常大。
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顾名思义,中子星的主体组成物质是中子,可以说中子星是由恒星演化而来的。
当一颗恒星燃烧殆尽,生命走到尽头,它的亮度会增加到4-8个数量级,之后开始衰变,当衰变到达一定程度的时候,这颗恒星就会以爆炸的形式来结束自己的存在,其内部爆炸坍塌。
伴随而来的是内部巨大的压力,压力将电子压缩到原子核中同质子中和为中子,不带电的中子与中子之间不再相互排斥,紧紧连接在一起,使得原本空旷的原子内部变得满满当当,如此一来,在体积不变的情况下,内部多了很多中子,质量和密度就会大大增加。
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有一点值得注意,中子星是恒星爆炸之后剩下的核心物质,但是相对来说不是所有的恒星在爆炸之后都能够形成或留下中子星,因为恒星的质量要达到太阳的8-20倍才有机会转变为中子星,否则只能成为一颗“白矮星”。
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为了更好地理解,我们可以举一个简单的例子——压缩饼干,一块普通的饼干很轻,但是如果很多块饼干压缩在一起,看上去饼干的大小并没有改变,但是它拿在手里感觉重了很多。
这就是由于压缩使得饼干内部的空隙变小,从而密度变大,中子与中子之间紧密相连也是一样的道理,空隙变小了,密度自然也就变大了。中子星上的中子与中子直接结合得非常紧密,所以直径比一般天体小很多。
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得益于极高的密度,中子星的引力非常大,一颗中子星的逃逸速度大约在每秒10万公里左右,相当于一半的光速,这就相当于一个物体在中子星上面自由落体速度可以达到10万公里每秒。
举个例子,如果将地球上一个70公斤重的成年男子扔向中子星,当他落到中子星地面的时候,能够产生相当于2亿吨核爆炸的威力,要知道人类引爆过的最大核弹——沙皇核弹,威力也仅有它的四分之一。
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如果中子星靠近地球会怎么样?
中子星被科学家们称为除夸克星和黑洞之外“最可怕的天体”,如果中子星靠近地球,后果将不堪设想。