如果可以从中子星上取下一立方厘米的物质,放到地球上会怎么样?
中子星是这个宇宙中威力和影响力仅次于黑洞的特殊天体 , 它以其巨大的质量、很强的引力特别是高致密度闻名于世 。 如果我们有能力将一立方厘米的中子星物质 , 取出来然后快速地放到地球上 , 会出现什么样的状态呢?
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要解释这个问题 , 我们还得从中子星的形成历程谈起 。 中子星是大质量恒星在生命末期 , 通过超新星爆发之后 , 残留的恒星物质继续坍缩而成 。 而恒星的诞生 , 则得益于在形成过程中不断吸聚周围的星际气体和尘埃等物质 , 不断壮大核心区的质量 , 同时在星际物质向核心区坍缩过程中 , 通过重力势能的部分转化以及物质间的挤压、碰撞和摩擦 , 核心区的温度和压力逐渐提高 , 当达到700万摄氏度以上、压力在几千万到上亿个大气压时 , 氢原子中的质子便有一定的几率突破库仑力的排斥 , 从而进入另一个氢原子核中 , 聚合形成氘 , 开启了核聚变的第一步 , 这个过程被称为量子隧穿效应 , 至此之后真正的恒星就登上了历史的舞台 。
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恒星之所以能够维持稳定的形态 , 一方面取决于内部核聚变过程中所产生的向外辐射压 , 与恒星外部物质向内的重力压力保持相对平衡状态 。 另一方面 , 恒星外层物质没有持续地发生坍缩 , 也得益于恒星内部的温度和压力环境 , 仍然无法突破电子简并压力 , 也就是说这种电子简并压的存在 , 使得氢原子核中的电子还没有被压缩进原子核之中 , 从而恒星维持着一定的体积 。 在恒星内部的高温高压之下 , 虽然电子与原子核之间的距离会发生一定程度的压缩 , 但还没有达到发生质变的程度 。
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【如果可以从中子星上取下一立方厘米的物质,放到地球上会怎么样?】对于质量较小的恒星(在主序期结束以后 , 质量仍然低于太阳质量1.4倍)来说 , 在主序期结束以后 , 恒星内部的辐射压骤然减小 , 外层物质发生较为剧烈的向内坍缩 , 推动恒星残余物质密度持续增大 , 但由于组成物质较少的原因 , 在坍缩过程中所产生的压力 , 仍然不足以突破电子简并压力 , 只能形成密度较大的白矮星 。
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但是 , 对于主序期结束后质量大于1.4倍、小于3.2倍的恒星来说 , 在超新星爆发之后 , 由于内核不再产生核聚变反应 , 剩余物质继续发生剧烈坍缩 , 这种坍缩所产生的压力 , 就能够突破电子简并压的束缚 , 原子核外的电子被巨大的压力逐步被压进原子核以内 , 与质子结合形成中子 , 从而这种星体的组成物质几乎全部由中子所组成 , 这就是中子星的由来 。 假如连中子之间的简并压都不能支撑引力的作用 , 也就是恒星的残余质量太大 , 大于3.2倍的太阳 , 这个时候中子就会巨大的压力进一步压碎成亚原子级别或者其他不知道的粒子 , 从而发生持续无限性地收缩 , 最终演化为黑洞 。
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在中子星的内部 , 由于之前原子与原子之间、原子核内部空间都已经被严重地压缩了 , 所以中子星的密度极高 , 可以达到每立方厘米10^11千克-10^12千克级别 , 也就是说如果挖出来一勺中子星 , 其重量会达到几亿吨甚至几十亿吨 。 正因为中子星的密度极大 , 因此中子星的体积较小 , 通常情况下直径只有40-50公里 。
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