情微说|宇宙中“最硬”的物质!比钢硬100亿倍,来自中子星的“硬菜”( 三 )


中子星的形成看似离谱 , 但还是基本符合一定的物质规律 。 任何物质 , 只要不断施压 , 密度都将变高 , 在极强的压力作用下 , 普通物质也能够变成中子态 , 元素概念也将会在这个状态消失 。
物质密度能变得如此高也是因为原子内部相对广阔的空间 , 原子核和电子在原子里所占的空间非常小 , 这让原子具有可压缩性 。 而普通物质想要变成中子态还必须克服基本粒子的电子简并压力 , 要克服这种压力必须在非常极端的环境下才能做到 , 中子星便是这种环境下才能存在 。 如果脱离了中子星 , 中子便会产生β-衰变 , 释放出电子核反中微子 , 中子便会成为质子 , 而中子半衰期只有10分钟 。
中子星合并也能让人类观测到引力波 。 中子星极端的存在在合并时能够释放出超过太阳千亿年的发光能量 , 在合并过程中还有大量的物质沿各个方向抛射出去 , 形状会像是一个球体 , 抛射出去的物质在中子俘获的过程中还会产生大量的重元素 , 这些元素科学界目前断定 , 宇宙中的金、超铁元素主要起源在中子星合并 。
宇宙中最硬的物质
为了更加形象地研究中子星 , 科学家还拟想了以具象化的方式观察这些奇特极端的物质 , 写出了“核意面的弹性“为题目的论文 。
科研人员基于中子星上得来的数据用计算机模拟出了核意面 。 在中子星内 , 核吸引力和库伦排斥力旗鼓相当 , 力与力之间的竞争让中子和质子能够以各种复杂奇异的结构组装 , 因为中子星的内核形似意大利面 , 核意面的名字也是由此而来 。 这份来自中子星的“硬菜“可能是宇宙中最硬的物质 , 与钢的硬度相比 , 要比它硬100亿倍 。
形态少量的质子对核意面的形成非常重要 , 质子与中子之间的核吸引力要比两个质子或者中子大得多 , 类似一种简并压力 。 质子维持了核意面的稳定形态 , 而质子的电荷斥力与原子核之间的引力竞争形成了核意面 。
中子星内部的流状态无法很好的观察到核意面是否存在 , 但在表面常规核核心之间形成了一个过渡区 , 过渡区顶部的压力足够大 , 能够让普通的原子核聚集成更大的半球形 , 这种形态的被称为“意大利团子态“ 。
除了意大利团子态外 , 在中子星更加深层的内壳中还有“意面态“、”千层面态“、”华夫饼态“ , 这些形态各异的物质组合都是因为中子星内部超强的引力压缩和电子、中子的排斥组成 。
恒星宿命
几乎所有的恒星都逃不过3种结局 , 白矮星、中子星、黑洞 。 我们所熟知的太阳便会演化成一颗白矮星 , 在能量燃烧殆尽后 , 最终冷却 。
中子星的宿命看起来要好很多 , 中子星的前身为红超巨星 , 在成为中子星之前 , 要足够大的质量才能成为中子星 , 而中子星的爆发在带来致命的宇宙射线同时 , 还有大量的元素和物质被抛散在宇宙中促使新的天体诞生 。 最终极的极端天体 , 便是至今为止都非常神秘的黑洞 , 我们既无法直接观测也无法靠近 。
结语
和地球上的物质相比 , 浩瀚的宇宙充满了许多令人不可思议的存在 , 地球上让人啧啧称奇的物质放在宇宙里显得微不足道 , 在让我们好奇心得到满足的同时 , 也是对这个世界的一种探索方式 。
也许我们在未来某一天能够看到更多令人惊讶的天体和物质 , 而中子星和黑洞这种极端也证明了一切都有存在的可能性 , 也许到了未来某天中子星可能真的能够作为一道“菜肴“供我们开发使用 , 里面也许还有更多关于事物本质的发现 。

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