一指甲蓋重1億噸!中子星到底是什麼構成的?有東西比它更重嗎?

樂享網 2023-08-29

當恒星的演化進程走到末尾時,其核心內部的 氫、氦、碳等元素都在上億年的 核聚變反應中被消耗殆盡。這些經歷了核聚變反應的元素 最終都會轉變成鐵,并無法再向前一步

這時,恒星的核心將不再向外輻射出巨大的能量,而 失去熱輻射壓力支撐的外部物質,就會在重力的作用下朝著內部核心「自由落體」 這種不受控的塌陷,最終會把恒星壓縮成白矮星、中子星或黑洞。

我們都知道,以上三種天體都在較小的體積下擁有超高的密度,那麼,到底它們究竟是由什麼神奇的物質組成的呢?

白矮星

一顆 中等質量或低質量的恒星,例如我們的太陽,它們的結局就是變成一顆 白矮星。只要 初始質量小于10個太陽質量的恒星,演化的最終狀態都是白矮星,這基本上是銀河系 97%左右的恒星的命運。

白矮星的前身是一顆與太陽差不多大的恒星,這意味著它們 二者的質量相當,但是在經歷塌縮之后, 白矮星的體積僅僅與地球相近,你可以想象白矮星的密度將有多恐怖了吧?

組成白矮星的是 電子簡并物質,由于失去了核融合,它只能通過 電子簡并壓力阻止重力崩潰,經過物理學家的推導, 一顆無自轉的白矮星,其最大質量是1.44個太陽質量

假設超過了這個極限(錢德拉塞卡極限),那麼約束電子簡并物質的最后一道防線也將無法支撐,它將繼續向著核心塌縮。

中子星

當白矮星被壓縮成中子星,它將經歷相當劇烈的過程,劇烈到可以將 組成白矮星的電子并入質子最后轉化成中子

組成中子星的不是原子、電子,甚至不是質子,而是更致密的 中子。中子星是由大質量的恒星變成的,它們的質量即使塌縮成白矮星還是太重了, 電子簡并壓力無法與重力抗衡,只好繼續向內塌縮

中子星的半徑只有10至20千米,但是它的質量卻是太陽質量的1.35至2.1倍。也就是說,中子星只用了太陽半徑的30000至70000分之一,就「撐住」了比太陽還要重的質量。

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