中子星的冷知识介绍,中子星的可怕之处
13062023-09-09
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中子星(Neutronstar)是一种高度密集的残留天体,通常在一颗大质量恒星演化结束并经历超新星爆炸之后形成。它们主要由中子构成,因此得名。以下是关于中子星的一些基本知识:
1.密度极高:中子星的密度极高,达到每立方厘米约10^14克。这意味着一颗中子星的质量大约相当于1.4到2倍太阳质量,但直径仅有约20公里。
2.强磁场:中子星具有非常强的磁场,比地球磁场强数百万倍甚至更高。
3.快速自转:尽管直径很小,但中子星具有非常高的自转速率。它们可以以几毫秒至几秒的周期自转,这是因为它们在塌缩过程中保持了原恒星的角动量。
4.生成过程:当一颗大质量恒星消耗完核燃料后,核心会崩溃,形成一个中子星。外层的气体会被弹射出去,形成一场超新星爆炸。
5.脉冲星:中子星的一种特殊类型是脉冲星。脉冲星会释放出强烈的电磁辐射,这些辐射呈周期性地穿过我们的视线,类似于灯塔发出的光。
6.有关引力波的发现:中子星有时会与其他天体(如另一颗中子星)共同演化,并最终合并。这样的事件被认为是产生引力波的强烈来源之一。2017年,科学家首次观测到了由两颗中子星合并产生的引力波,开启了新的天文学研究领域。
中子星是一种介于白矮星和黑洞之间的致密星体,是恒星演化到末期,经由重力崩溃发生超新星爆炸之后可能成为的少数终点之一。它是由超新星爆发所锻造的宇宙中最重的一些物质构成的,质量约为太阳8倍以上的超新星爆炸后留下的遗骸。
中子星是超新星爆发时产生的
此时,我们可以观测到,也就是脉冲星
具体点讲的话是恒星演化的到核能耗尽,引力塌缩的结果.当超新星爆发时,把大量的外层物质抛射出去,同时由于引力而剧烈塌缩,把核心处的物质压得更紧.在此情况下,如果简并电子气的压力也不足以抵抗坍缩的压力时,电子就被压进到原子核,与质子结合成中子
中子的数量增加,导致原子瓦解,进入中子简并态,变成中子流体.密度超过10^17kg/m^3时,简并中子气所形成的压力远远超过简并电子气,形成于坍缩的引力相抗衡的状态,稳定的中子星就形成了
中子星是几十年前才被天文学家发现的。中子星的密度极高,一汤匙中子星物质的质量可达10亿吨。它们的外部是一层富含铁的壳层,内部是呈流体形式存在的中子海洋。这种奇异的天体来自超新星爆发,恒星的外壳爆炸破碎后被抛向太空,其他的大量物质向中央坍缩,形成了高温致密的中子核。这就是神秘的中子星的来历。
中子星自转速度极快,大多数的自转周期在1秒左右,最快的一颗甚至能达到1.6毫秒转一周。它们还拥有强大的磁场,从磁极不断地释放出成束的电磁辐射,而且磁极的方向并不和自转轴重合。中子星释放电磁波时,像一个灯塔一样向宇宙空间扫射着光束,方向合适的话,隔一段时间就会发射到我们这个方向一个信号,这就是天文学家所观察到的有规律的无线电信号。
然而,中子星为何自转速度如此之快?这个问题让天文学家难以解释。
以前天文学家给出的解释是星体角动量守恒的需要。中子星旋转的角动量是从它的前身——恒星的旋转那里继承下来的。由于恒星坍缩成中子星后体积减小,因此自转速度就会增加。这个道理跟芭蕾舞演员的舞蹈类似。当一个体态轻盈的舞者脚尖点地旋转的时候,如果她收回原本伸展开的双臂,旋转的半径减小了,她的旋转速度就会变快。
但是人们很快就发现了问题,应用角动量守恒的理论只能解释那些自转速度非常快的中子星,一旦研究那些转速中等的中子星时,理论偏差就会出现。难道中子星的旋转并不是完全来自于恒星临终前的馈赠吗?
为了解开这一谜团,最近,美国科学家在超级计算机上进行了三维立体模拟,对中子星旋转的起因给出了最新的解释。他们发现,导致中子星快速自转的“始作俑者”并不是先前恒星的角动量残余,而是恒星发生超新星爆炸时产生的震荡波。这种震荡波极不稳定,并且产生了两种情况的旋流,一个旋流在外部,流向震荡波的下方,另一个旋流在恒星内部,流向相反,并引起了中子核的旋转。两种旋流的力量综合在一起,最终导致了中子星以一定的速度自转。这个计算机模拟为揭开中子星的旋转之谜提供了新的思路。
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