中子星由什麼組成,極限密度是多少
宇宙之大無奇不有,人類目前對宇宙的瞭解可以說是少之又少的,宇宙中還有很多未知需要我們繼續去探索,而今天我們要來了解下中子星,那麼下面就由星座知識爲大家揭曉下中子星是什麼?由什麼組成?
中子星極限密度
典型的中子星密度高達1億~10億噸/立方厘米,這已經遠遠超過了地球物質的密度,相當於一個骰子大小的白矮星物質,就和一座山的質量相當;如果把地球壓縮到中子星密度,直徑只有大約20米。
中子星由什麼組成
中子星是大質量恆星可能的結局之一。當恆星燃燒完它核心的核聚變材料後(聚變到鐵),由於沒有了熱量抵禦恆星的重力,恆星發生了極速的收縮(重力坍縮),這些恆星物質會在覈心處碰撞在一起,發生鐵及以後的核聚變反應,併發出超過一個星系的亮度,這就是超新星爆發。
爆發會持續幾周到幾個月,在這期間會合成大量的鐵以後的元素,並被爆發的力量拋灑入太空之中,做爲下一代星系形成的材料。剩下的核心如果質量不大於3.2倍太陽質量,它就會形成一箇中子星。
我們從微觀上看一下中子星是怎麼形成的?
一個原子是由原子核和核外電子構成。
原子核是由中子和質子構成。從氦原子的結構圖來看,一個原子的絕大部分體積都是由核外電子佔據。
當壓力足夠大時,電子會被壓縮到最低能級層,這時,電子簡併壓就會顯得很大,如果電子簡併壓能夠抵抗得住重力坍縮,它就會形成白矮星。
當恆星殘骸的質量大於1.44個太陽質量時(錢德拉塞卡極限),電子就會被壓入原子核之中,電子就會與質子形成中子,這就是中子星。這時抵抗重力坍縮的力就是中子簡併壓。與電子簡併壓一樣的是,它們都是由泡利不相容原理提供的力。如果殘餘的恆星內核質量大於3.2個太陽質量(奧本海默極限),就沒有什麼能抵擋住萬有引力了,它會坍縮成一個黑洞。
中子星是一個非常緻密的天體,它的密度在8千萬噸~20億噸/立方厘米之間,幾乎就是原子核挨着原子核。巨大的引力使它表面的逃逸速度能達到光速的50%。這就意味着一個70千克的人撞上去會釋放出2億噸TNT當量的能量。相當於最大氫彈威力的4倍。
但中子星並不完全都是由中子構成的,由於自由中子的半衰期很短,它的外層中子不斷的進行着β衰變,並釋放出電子、質子和中微子;中層是由自由中子構成;核心的壓力可能將原子核都壓碎了,形成夸克構成的核心,但這只是一個猜測。
中子星看上去就像一個巨大的原子核,但它和原子核由強相互作用力聚合在一起不同,是由引力結合在一起的。所以它依然是一個天體。
當然,也不要想把中子星物質單獨拿出來:簡併壓會迅速的將原子核撐開,自由中子也會迅速衰變,在大爆炸中,這些中子星物質就會恢復成正常的原子。
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