一立方厘米重20亿吨,中子星到底有多可怕?人掉上去会怎样?

综述

牛顿的万有引力定律告诉我们,物体的引力与其质量成正比,因此,质量越大的物体引力也就越大。

对于宇宙中的各种天体也是如此。以黑洞为例,黑洞的密度与质量达到了极致,而极致的质量便带来了极致的引力,让黑洞具备了吞噬万物的能力,无论是光线、尘埃还是星球 ,一旦进入了黑洞都是有去无回。

与黑洞类似,宇宙中还有一种叫作中子星的天体,它的密度也达到了极致,甚至仅次于黑洞。

据天文学家观测,中子星有着非常惊人的密度,1立方厘米就能达到8000万-20亿吨的重量。与太阳相比,1立方厘米的中子星相当于1.4到3个太阳质量。

那么,中子星为何有着如此惊人的密度?如果人类流落到了中子星上,又会发生什么?

中子星的形成

根据科学家们观测,构成中子星最初形态的并不是中子,实际上,中子星是恒星末期演化后的产物。

不过,这种演化过程相当漫长并且具有随机性,并不是所有恒星最终都会变成中子星。

在某种意义上,中子星就相当于是恒星的尸体。

因此,要了解中子星是如何形成的,首先就要知道恒星的形成和归宿。

由于引力的吸引,宇宙中的各种物质会向彼此聚集靠拢,形成一团星云,星云就是恒星的前身。

在引力影响下,大量宇宙物质会向星云中心聚集,这就形成了原始的恒星。而随着引力的增加,原始恒星的体积会被不断压缩,就像是一只无形的手在不断地将大量宇宙物质捏在一起。

当体积被压缩到一定程度之后,在高温高压的环境之下,恒星内部会发生核聚变,释放出大量能量。

内部释放出的能量抵挡住了外力之下恒星的进一步收缩,这样一来,原始恒星的内外就保持在了一个相对平衡的状态,一颗耀眼的恒星就此诞生。

在此之后,恒星内部会一直进行核聚变,氢元素和氦元素便被不断消耗。等到了恒星末期,由于长期以来的消耗,其内部能量已经无法抵挡外部引力,因此,恒星内外便会再度失衡。

这时候,恒星又将会被不断压缩,至于压缩到什么程度则是与恒星的质量有关。

如果是质量较小的红矮星以及黄矮星,那么其电子简并压就可以阻挡引力的坍缩,恒星就会演化为一颗白矮星。

如果恒星的质量要大上一些,其核心质量就会超过白矮星的最高质量,这时候,电子简并压就抵挡不住引力,恒星的核心物质就会被引力压缩进原子核,再与质子结合形成中子。

这些中子聚集在一起就能与压缩恒星的引力相抗衡,使末期恒星逐渐演化成中子星。

如果恒星质量再大一些,超过了稳定中子星的质量上限,也即奥本海默上限,那么恒星就会演化成为黑洞。

由此,可以发现,由于质量的不同,末期恒星会演化成为不同天体,中子星也就是由较大质量的恒星演化而来。

为何中子星的密度奇高

大家知道,构成一般物质的最小单位是原子,原子又是由原子核已经核外电子组成的。

原子核非常小,在原子中,它也只占了一万亿分之一的空间,可是原子的所有质量几乎都来自于它。也就是说,原子核外的空间虽然占据了原子的大部分体积,但是却几乎没什么质量。

而以中子为主要结构的中子星有一个最突出的特点,也就是它的中子可以压缩原子核外的空间,减少核外电子活动的范围,这样一来,原子核就能紧密地排列在一起。

因此,中子星的密度也就是原子核的密度,中子星的奇高密度也就由此而来。

接下来,我们可以举个例子来直观感受中子星的密度。

1立方厘米的水大概有1克重,1立方厘米的中子星最少有8000万吨重,最高有20亿吨重。也就是说,中子星的密度比水密度最少都要高出80万亿倍。

再与地球比较看看。如果将地球压缩到中子星的密度,那么就会发现地球的规模将会大缩水,其半径会从6371千米骤减到260米左右。

此外, 天体的重力与其密度也是紧密相关的,由于中子星的恐怖密度,中子星表面的重力可以达到地球的2000-30000亿倍。

因此,别看中子星只是一颗直径仅有一二十千米的小星球,但是它却是相当可怕的。

那么,如果有人掉落在了中子星上,会发生什么?

答案很简单。如果一个70公斤重的成年人掉到了中子星上,他会承受比地球大上2000-30000亿倍的重力,瞬间与中子星融为一体,成为它的一颗“中子”。

不过,我们也没有机会落在中子星的表面与其“亲密接触”,由于其强大压力,我们在下落过程中就会被折磨致死,在宇宙中化为乌有。

结语

浩瀚与神秘的宇宙一直在刷新人类的认知,在它面前,我们人类显得无知又渺小。不过,我们相信,只要人类一直保持探索精神,科技也持续进步,终有一天,我们一定能揭开中子星以及黑洞等天体的神秘面纱。

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页面更新:2024-03-13

标签:中子星   原子核   中子   天体   恒星   引力   黑洞   密度   宇宙   可怕   质量

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