宇宙,充滿了奇怪的東西。而這正是讓天文學(xué)家吃不下睡不著的原因:還有些奇怪的東西等著被發(fā)現(xiàn)呢。
盡管我是個黑洞粉,但我還是會選中子星作為宇宙中最奇特的東西。它們是質(zhì)量至少是太陽的8倍的恒星所留下來的高密度殘?jiān).?dāng)這些恒星燃料耗盡時(shí),會爆炸形成超新星,而它們的核會在重力影響下坍塌。
最終結(jié)果就是,中子星們有著恒星的質(zhì)量,但直徑卻只有20千米,大概只是曼哈頓的長度。中子星有一個結(jié)實(shí)的表面,不過我不推薦你站在上面:它們要比太陽熱上100倍,重力如此之強(qiáng),以至于爬高一厘米所需的能量與在地球上攀爬珠峰相當(dāng)。
大質(zhì)量小體積,意味著中子星有著超高的密度:是水的密度的100萬億倍。比我們能造出的東西都要密。事實(shí)上,它基本和原子核是一個密度,但要比原子核大多了。
這里的重力足以擠壓原子,讓電子與質(zhì)子中和,形成中子。這就是“中子星”的來源。盡管它們并不全是由中子組成,但他們也不再是正常的恒星了。(通常,“恒星”是通過核聚變發(fā)光,而中子星不是這樣。)(百度百科有一段話:“在中子星里,壓力是如此之大,白矮星中的簡并電子壓再也承受不起了:電子被壓縮到原子核中,同質(zhì)子中和為中子,使原子變得僅由中子組成。而整個中子星就是由這樣的原子核緊挨在一起形成的。可以這樣說,中子星就是一個巨大的原子核。中子星的密度就是原子核的密度。”)
強(qiáng)重力,高密度,奇怪的構(gòu)成,強(qiáng)磁場,高溫度,這些讓中子星變得十分奇特。事實(shí)上,研究人員們尚未能做出中子星內(nèi)部的物理模型來,這需要尖端的粒子物理,引力物理和高密度材料知識。
更糟的是,每個中子星都身處遠(yuǎn)方,難以觀察細(xì)節(jié)。而我們又無法在實(shí)驗(yàn)室中造一個中子星,即使是一個微觀復(fù)刻品。這種壓力,溫度與密度的結(jié)合體,意味著我們連一滴中子星材料都造不出來。當(dāng)然,這并不意味著我們永遠(yuǎn)也造不出來,畢竟科學(xué)家們很聰明。不過,既看不到也做不出來,讓我們很難研究中子星。
即使這樣,天文學(xué)家們還是搞到了一些知識。1930年代,中子星概念被提出。1967年,英國天文學(xué)家喬絲琳·貝爾在調(diào)教望遠(yuǎn)鏡時(shí)觀察到了一種有規(guī)律的脈沖,推斷它來自于中子星。這種脈沖來自強(qiáng)磁場所造成的光束,會隨著中子星的旋轉(zhuǎn),以一定的時(shí)間間隔掠過地球。因此,這種物體被稱作脈沖星。它們?yōu)槲覀兲峁┝撕芎玫闹凶有琴Y料。
蛋文:脈沖星可能是完美的星際GPS系統(tǒng)
從1967年開始,研究人員們確定了許多脈沖星。由于旋轉(zhuǎn)周期穩(wěn)定,它們是宇宙中最可靠的時(shí)鐘。它們之中最快的,每秒能轉(zhuǎn)成百上千次。即使體積很小,這種轉(zhuǎn)速也很不可思議。
中子星奇特的地方還沒完。
盡管每個中子星都有著強(qiáng)磁場,但磁星更牛逼。它們非常稀少,目前僅發(fā)現(xiàn)21個(和5個疑似磁星)。它們的磁場強(qiáng)于任何已知物體,強(qiáng)過地球磁場的100萬億倍。
磁星
在銀河中心黑洞外一光年距離就有一顆磁星。黑洞口旋轉(zhuǎn)的熱氣體發(fā)出的光線在到達(dá)地球之前會掠過這個磁星。在這個過程中,強(qiáng)磁場會將光線扭曲(法拉第旋轉(zhuǎn))。多虧了這個磁星,天文學(xué)家們可以通過測量這個旋轉(zhuǎn),畫出銀河中心的環(huán)境圖,
正常中子星的磁場是可以理解的:沒被中和成中子的質(zhì)子和電子,在內(nèi)部形成一股強(qiáng)力的電流。但為何磁星的磁場會這么牛呢?
這個問題困擾了天文學(xué)家?guī)资d,不過上周一份研究可能為我們給出了答案。研究人員通過智利的甚大望遠(yuǎn)鏡(題外話,世界最大口徑射電望遠(yuǎn)鏡落戶貴州)發(fā)現(xiàn)了鄰近一顆快速運(yùn)動的恒星的一顆磁星。一次天文學(xué)辯論會上猜測,這兩個星體原本是雙子星。兩者之間的相互作用讓它們轉(zhuǎn)的越來越快……直到一顆星在超新星中爆炸,留下一顆中子星,并把另一顆星踢了出去。這顆星體原有的快速轉(zhuǎn)速,讓這顆中子星成為了磁星。
我們尚不清楚這種假說是否正確,或者是否所有的磁星都是這樣形成的。最終,時(shí)間,和觀測,會告訴我們答案。無論如何,這是中子星奇特的另一個原因:它不斷的用問題挑戰(zhàn)我們,驅(qū)動我們不斷的在天空中尋找答案。