情微说 物质的密度,最大能大到何种程度?每立方厘米重达20亿吨( 二 )
其他天体的密度
就拿我们最为熟悉的地球来说 , 它主要是由岩石构成 , 其密度大概比水更大一点 , 不过也没有本质上的区别 , 大约每立方厘米5.5克左右 。 太阳是我们的恒星 , 主要由氢原子和氦原子构成 , 其密度大约是每平方厘米1.409克 , 而之所以太阳的质量比地球大那么多 , 主要是因为它的体积太大了 , 因此总质量也达到了地球的33万倍 。
恒星大多是气体构成 , 因为这样才能够让它们持续进行核聚变反应 , 释放出光和热 。 但是 , 当恒星经过了主序星阶段之后 , 密度会再一次发生变化 。 宇宙中的一些年老恒星看起来体积不大 , 但质量十分惊人 , 比如我们发现的R136a1星 , 就是太阳质量的两百多倍 。
究其原因 , 是因为恒星在到达了一定的年龄之后 , 会因为物质能量的消耗而出现引力坍缩 , 这时候的密度会大幅增长 , 所以看起来小 , 实际质量却大 。 根据能量守恒定律 , 恒星本身的质量并不会产生改变 , 但是密度却会随着状态不同而改变 。
因此我们可以这样说 , 这些密度远远大于太阳的天体 , 很有可能在某个阶段的体积也要远远大于太阳 。 那么 , 在上文中我们提到的密度最大的天体 , 每立方厘米重达20亿吨的中子星 , 其“前世今生”又是怎样?
中子星是怎么产生的?
就像是人会经历童年、青年、中年、老年一样 , 恒星也并非是一种永恒不变的天体 , 它们也会在不同的“年龄”中呈现出不同的状态 , 对于外界的影响也各有不同 。 就拿我们的恒星太阳来说 , 现在的太阳已经50亿岁了 , 它作为主序星的寿命已经过去了大约一半 。
在50亿年之后 , 太阳中的氢会燃烧殆尽 , 而它的体积将会持续扩大 , 变成一颗炽热的“红巨星” 。 等到那个时候 , 太阳系的很多行星都会被变大的太阳所吞噬 , 其中也包括我们的地球 。 在扩大之后 , 恒星会持续燃烧 , 直到又一次的燃料用尽 , 那么它们就会开始坍缩 , 变成一颗密度更大、体积更小的天体 。
坍缩之后 , 由于星球内部能量的高度集中 , 它们最终会产生超新星爆发 , 大量的物质将会以极快的速度被抛出 , 在经过一段时间之后只剩下了其中的“内核” , 而这个内核将根据恒星本身的大小转变为不同的星体 , 其中的一种可能性就是变成中子星 。
要最终形成中子星 , 这颗原本的恒星的大小不会超过太阳20倍 , 否则就会变成另外一种完全不同的宇宙物质——黑洞 。 下面 , 我们就来介绍一下中子星的特点和它的发现历史吧 。
中子星的发现
在天文学分类上 , 中子星介于白矮星和黑洞之间 , 在上世纪60年代才被人们所认知 。 其实早在上世纪30年代 , 中子星可能存在的假想就被科学家提出来了 , 但这终究是一种假想 , 人们并没有真的发现它 。
中子星最终也不是被人“看到”的 , 因为它的密度非常大 , 所以体积也相对较小 , 大约十公里直径的中子星就和太阳的质量相当 , 如果体积大到了一定程度 , 那么就会成为黑洞了 。 中子星中的一部分会变成“脉冲星” , 它会持续向着宇宙发射出强烈脉冲波 , 这样的信号在60年代被人捕捉到 , 人们这才证实它的存在 。
中子星并不是永恒的 。 它在运动的过程中依然在不停地释放能量 , 所以我们才能够接收到它发射的脉冲波 。 因为中子星并不是每一处都有脉冲 , 因此我们接收到的信号并不连续 , 而是随着中子星的转动而改变 。
和恒星不同 , 中子星的表面不是液态或者气态 , 而是一个固态外壳 , 一般是铁等金属构成 , 而在内部是液态的中子流体 。 中子星的能量辐射极为惊人 , 只需要一秒钟释放的能量 , 就可以让整个地球上的人类使用数十亿年 , 足以见得总量之大 。
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