中子星是大型恒星坍塌产生的星体,它的的质量是限制在一个范围内,超过了这个范围,就不能形成中子星。一般来讲,中子星的质量在太阳质量的1.4倍到2.1倍之间,恒星坍塌后的质量低于这个范围就可能形成白矮星,而高于这个范围就会形成黑洞。
中子星号称宇宙中密度第二大的星体,虽然比不上黑洞,但是中子星也是宇宙一个相当厉害的存在了。中子星上的物质密度平均为 8 x 10^11 千克每立方厘米,这个密度是什么概念?我们可以做一个比较,如果把地球压缩成中子星的密度,那么地球的直径就仅仅只有22米左右。
极高的质量以及密度,造就了中子星高温、高压的环境以及强大的磁场,同时也使中子星的引力特别的强大,研究显示,中子星的逃逸速度最高可达到每秒150000公里,也就是光速的一半!
换个角度来讲,就是中子星的引力最高可以将一个物体的速度加速到光速的一半,一个70公斤左右的物体(大约为一个成年人的重量),如果以这种速度撞击中子星表面,将会产生超过两亿吨TNT当量的能量,这比地球上最大的核弹--沙皇还要高4倍威力!
那如果将这个撞上中子星的物体换成质量更大的会怎么样呢,比如说……另一颗中子星?“两个中子星相撞,然后合并在一起”这种事情并不是随便乱猜的,虽然中子星比较罕见,但广阔的宇宙中其数量还是比较多的,在某些特殊的情况下,就会出现两个中子星异常靠近的现象。
当两个中子星互相靠近的时候,它们不会像磁铁一样“啪”的一声就吸在了一起(除非它们的运动方向是笔直的冲向对方)。通常情况下,两个中子星会在彼此引力的作用下,以很高的速度互相围绕,在这个过程中会它们会搅动时空,造成大量的引力波,这些引力波会逐渐的消耗它们的动能,使它们的运行轨道越来越近,并最终撞在一起。
两颗质量极大的中子星合并的时候,会出现什么样的情况呢,下面我们就来看一看。
首先就是产生巨量的引力波,在碰撞前后的短时间内,其产生的引力波可以使离它们上亿光年的探测器都可以接收到,比如说2017年10月16日三大天文台LIGO、ESO、VIRGO同时宣布,他们首次发现了中子星合并产生的引力波(在这之前发现的引力波都是黑洞产生的)。
在难以形容的剧烈碰撞中,大量的物质被抛出,由于失去了引力的束缚,这些原来是致密态的物质有很大部分会衰变成质子、电子以及中微子,然后又聚变成一些轻的元素,同时它们又与中子合成金、银、钚、铀等等重元素,这些重元素又会发生裂变,在一片混乱中,核聚变和核裂变同时上演,并释放出大量的能量。这些能量会将这些爆炸产生碎片加热到几千到上万摄氏度的高温,向宇宙中辐射出大量的射线(包括红外线、紫外线、可见光等)。
一般来讲,这些射线暴会持续一天的时候,其可见光的亮度为一般新星(刚诞生的恒星)的亮度的一千倍左右,因此科学家亲切的称之为“千新星”。
两颗中子星碰撞过后,根据它们合并的质量,会出现不同的结局。如上文所述,中子星的质量不能超过太阳质量的2.1倍,如果它们合并的质量超出了这个范围,那么就不可避免的会成为一个新的黑洞,如果在这个范围内,它们就合并成了一颗更大质量的中子星。当然,如果它们也可能会被撞成碎片,但这种可能性是非常非常低的。
好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`
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