把珠峰壓進(jìn)咖啡杯？它做到了！探秘宇宙最怪天體

想象一下，把珠穆朗瑪峰壓縮到一個(gè)咖啡杯里面會(huì)怎樣？這個(gè)看似荒誕離奇不可能實(shí)現(xiàn)的念頭在現(xiàn)實(shí)宇宙中是真實(shí)存在的，而且比這還瘋狂。宇宙中有一種奇怪的天體，那里的一勺物質(zhì)就重達(dá)10億噸。它就是宇宙中真實(shí)存在的極端天體——中子星。

中子星

中子星是宇宙中最奇怪的天體之一。它究竟有哪些奇特的地方呢？咱們一起到中子星那里去看看吧！

這片美麗的星云叫做蟹狀星云，距離地球大約6500光年，跨度達(dá)11光年×7光年。它是1054年北宋天文學(xué)家楊惟德所發(fā)現(xiàn)的“天關(guān)客星”爆發(fā)后殘留的遺跡。當(dāng)我們來(lái)到蟹狀星云的中心地帶時(shí)，頓時(shí)感覺(jué)飛船劇烈震顫，警報(bào)嘶鳴。前方，一顆僅有城市大小、卻在瘋狂旋轉(zhuǎn)的天體呈現(xiàn)在眼前。它就是位于星云中心的中子星。

蟹狀星云

與范圍寬達(dá)幾光年的星云比起來(lái)，中子星非常渺小，通常直徑只有大約20公里，跟一座城市大小相當(dāng)。中子星直徑20公里是什么概念呢？冥王星的直徑為2376公里，是中子星直徑的100多倍；地球的直徑為12756公里，大約是中子星的640倍，地球的體積可以容納大約2億6200萬(wàn)顆中子星。中子星充其量就跟火星的衛(wèi)星火衛(wèi)一大小相當(dāng)。

地球與中子星

在這里可以提醒你，千萬(wàn)不要因?yàn)橹凶有堑膫€(gè)頭小而小瞧了它。雖然中子星個(gè)頭很小但是它的質(zhì)量卻大得驚人。一顆普通中子星的質(zhì)量跟太陽(yáng)相當(dāng)。目前已知最大的中子星是PSR J0952-0607，又叫黑寡婦脈沖星。它的質(zhì)量竟然達(dá)到了太陽(yáng)的約2.35倍。

直徑僅有20公里的中子星重量卻跟太陽(yáng)相當(dāng)，顯然，中子星的密度已經(jīng)達(dá)到了極為恐怖的程度。據(jù)計(jì)算，中子星的密度高達(dá)1.26億噸/cm3。一個(gè)火柴盒大小的中子星物質(zhì)就有30億噸，一湯匙中子星物質(zhì)也重達(dá)十幾億噸，相當(dāng)于全人類(lèi)的質(zhì)量總和。如果把地球壓縮到中子星那樣的密度，它的半徑將僅有22米。這種極端的密度讓中子星成為了宇宙中除黑洞外最致密的物體。

一勺中子星物質(zhì)

巨大的質(zhì)量和極高的密度給中子星帶來(lái)了超乎想象的強(qiáng)大引力。這種引力強(qiáng)到足以扭曲時(shí)空，造成光線的引力偏折現(xiàn)象。你知道這意味著什么嗎？咱們來(lái)簡(jiǎn)單比較一下。如果是地球，無(wú)論什么時(shí)候你頂多只能看到地球面向你的那一半。而中子星就不一樣了，由于它強(qiáng)大的引力讓光線發(fā)生了彎曲，你不僅可以看到中子星朝向你的這一面，還能看到中子星背對(duì)你那一面的很大一部分。甚至毫不夸張地說(shuō)，站在中子星上的你是能夠看見(jiàn)自己的后腦勺的！

不過(guò)，我們是不可能站在中子星感受這種看自己后腦勺的神奇體驗(yàn)的。因?yàn)橹凶有堑谋砻嬉?chǎng)大約是地球表面的一千億倍。如此強(qiáng)大的引力意味著，任何物體靠近中子星時(shí)都會(huì)被其引力撕裂成基本粒子。

已知旋轉(zhuǎn)最快的中子星J1739-285

中子星由于質(zhì)量很大，直徑又很小，因而它的自轉(zhuǎn)速度非常快。大多數(shù)的脈沖星（中子星的一種）可以一秒鐘轉(zhuǎn)一圈。我們把它跟地球和太陽(yáng)比較一下，就知道這些中子星轉(zhuǎn)得有多快了。地球自轉(zhuǎn)一周需要大約24小時(shí)，而太陽(yáng)在赤道上的自轉(zhuǎn)周期是25.4天。這么一比較，中子星轉(zhuǎn)得真是飛快啊！

然而這些脈沖星還是中子星中自轉(zhuǎn)速度最慢的那一類(lèi)。有些中子星的自轉(zhuǎn)速度能夠達(dá)到每秒鐘幾百圈甚至更多。目前已知旋轉(zhuǎn)最快的中子星是J1739-285，它的自轉(zhuǎn)速度達(dá)到了驚人的每秒1122圈。這一速度比地球的自轉(zhuǎn)快1億倍。想象一下，一個(gè)直徑約20公里的天體，以如此瘋狂的速度旋轉(zhuǎn)，其赤道上的線速度快要接近光速的三分之一了，也就是每秒鐘大約10萬(wàn)公里!不過(guò)科學(xué)家認(rèn)為，每秒鐘1122圈只是已知最快的中子星轉(zhuǎn)速而不是中子星的轉(zhuǎn)速極限，理論上大型中子星的轉(zhuǎn)速可能會(huì)達(dá)到每秒鐘3000轉(zhuǎn)！

磁星

中子星這種難以置信的自轉(zhuǎn)速度也讓它擁有了極強(qiáng)的磁場(chǎng)。于是中子星中有一類(lèi)叫做磁星。磁星SGR 1806-20是目前已知磁場(chǎng)最強(qiáng)的中子星。它的直徑不足20公里，重量卻是太陽(yáng)的約兩倍。它的表面磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到了地球磁場(chǎng)的千萬(wàn)億倍級(jí)。

宇宙中沒(méi)有比中子星更怪誕的天體了，直徑僅20公里卻承載著太陽(yáng)1-2倍的質(zhì)量，一勺物質(zhì)重達(dá)數(shù)十億噸；引力足以扭曲光線，站在上面可以看到自己的后腦勺；每秒旋轉(zhuǎn)高達(dá)1122圈，表面磁場(chǎng)強(qiáng)度是地球的千萬(wàn)億倍。在了解了這么多離奇古怪的中子星特性后，你是不是很好奇：中子星是怎么形成的呢？

超新星爆發(fā)

中子星是恒星死亡后可能形成的三種殘骸（白矮星、中子星、黑洞）之一。當(dāng)一顆質(zhì)量約為太陽(yáng)8到30倍的恒星走到生命盡頭時(shí)，恒星向外的熱輻射壓力迅速減小，原有的平衡被打破，在引力作用下，恒星核心周?chē)奈镔|(zhì)會(huì)以接近光速的速度發(fā)生墜落，引發(fā)了宇宙中最猛烈的爆發(fā)現(xiàn)象之一——超新星爆發(fā)。

如果超新星爆發(fā)后留下的恒星核心質(zhì)量大于1.4倍太陽(yáng)質(zhì)量而小于3倍太陽(yáng)質(zhì)量，那么恒星殘留核心中的物質(zhì)原子結(jié)構(gòu)被完全摧毀，電子被壓入原子核與質(zhì)子結(jié)合成中子，整個(gè)星球幾乎由純粹的中子構(gòu)成。于是恒星的殘骸變成了中子星。

角動(dòng)量守恒

與此同時(shí)，當(dāng)這些年老的大質(zhì)量恒星坍縮時(shí)，其巨大半徑（數(shù)千萬(wàn)公里）急劇收縮至僅約10公里，如同滑冰者收緊手臂會(huì)加速旋轉(zhuǎn)一樣，恒星原有的自轉(zhuǎn)角動(dòng)量在半徑驟減百萬(wàn)倍后，轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)地增加約萬(wàn)億倍，從而形成每秒數(shù)百轉(zhuǎn)的極快自轉(zhuǎn)。因而，中子星極高的轉(zhuǎn)速源于角動(dòng)量守恒。

一旦大質(zhì)量恒星在超新星爆發(fā)后殘留的核心質(zhì)量超過(guò)了太陽(yáng)質(zhì)量的3倍，那么將沒(méi)有任何力量可以阻止物質(zhì)的坍縮。它將變成比中子星更加神秘的天體——黑洞。

關(guān)于黑洞的那些事兒，感興趣的朋友，點(diǎn)個(gè)關(guān)注，我們?cè)诤竺娴奈恼轮薪又摹?/p>