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中子星上一小匙物质几十亿吨重不是瞎估摸出来的 请看精确的计算

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发表于 2019-5-21 02:04:35 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 中国

8 D# ]8 h2 ]0 t& H中子星的密度是很多人纠结的一个问题,一个立方厘米就有1亿吨乃至20亿吨重?不可思议。于是引来许多的质疑者。其实我们简单了解一下这个重量的来源就不那么惊讶了。. D. i+ i, Q  K0 {5 H' R7 O

+ {# l. ^' v3 C7 ]9 p7 t* o* t一个中子星的半径只有10千米左右,也就是说你在中子星上行走,绕其一圈也就是六七十公里,最小的中子星半径只有几公里,按人在地球上行走的速度,一天就可以绕行一圈。! N" n; }0 r3 x* Z$ H7 r; E( b) \( O
可中子星的质量有多大呢?根据钱德拉塞卡极限计算,不得小于1.44倍太阳质量,根据奥本海默极限规定,不得超过太阳质量的3倍。
4 i0 s/ s7 g& o$ ]1 [太阳质量有多大呢?是1.9891x10^30千克。地球质量为5.965x10^24千克,太阳质量是地球的33万多倍。
3 \, i, M5 H! _: g  _8 M6 w% K& s! y7 w$ k
这样我们稍有点数学基础的简单一算,不就知道了中子星的密度了吗。% ?0 J' J6 N9 M+ Z

- ?) g' C  {, b/ W中子星的质量达到1.44~3.00x1.9891x10^30千克,如按半径10公里计算,只是地球半径的1/637,体积约地球的2.6亿分之一,质量却是地球的48~99万倍。
$ s6 q1 `# X2 f9 N我们按照50万倍地球质量计算,中子星物质的平均密度达到地球物质密度约130万亿倍。地球密度平均为5.5克/立方厘米,5.5x130万亿=715万亿克=7.15亿吨。3 X. M* V# b- v0 \+ ~  M
这是一个10公里半径的中子星密度,而且是按照刚过临界点较小质量中子星计算的。有些中子星半径还更小,质量更大,密度达到20亿吨就完全可能了。当然也还有比10公里半径大的中子星,质量并没有大多少,这样密度就会小一些。所以科学界把中子星密度定为每立方厘米1~20亿吨是合理的。
7 _7 x6 n5 d" I* a* g. ]' {& j; S
现在明白了吧?不稀奇了吧?迄今为止,科学界已经观测到宇宙中存在的几千颗中子星,我们中国的天眼FAST也新发现了几十颗中子星,因此中子星在宇宙中是普遍存在的。
  q. r; J# f/ T. w( k; s0 H& f
# Q7 s, ?0 ]0 ^# A$ b如今的科学界观测天体知道其的大小直径及与我们的距离,这点总没问题了吧,根据各种质量恒星演化过程,以及观测到的各种数据,科学界就知道了中子星是一种特殊物质组成的致密天体了。
1 C# |9 a6 X6 z5 H1 y$ U根据这种致密性,再根据科学发展史以来的实验数据和各种数理逻辑公理,就可以计算出这种物质是一种什么状态。只有中子简幷压才能经受得这种引力重力压力。
* F/ Z% [: Q6 \0 }* e因此我们知道了中子星上面的物质,在极高的压力下,电子已经被压进了原子核。电子带负电,原子核中的质子带正电,电子与质子中和成了中子,加上原有的中子,这样中子星上的物质就全部变成了中子,整个星球就是一个由中子组成的大原子核(大中子核)。
9 D  K' h2 C3 f0 u. @, L$ ?5 n# v& M- T" r+ F
这个大中子核的中子简幷压抵抗住了中子星巨大的引力压力,维持平衡。但超过了奥本海默极限,中子简并压就吃不消了,就会继续坍缩为一个黑洞。
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/ j: U5 P. J5 J& q: C& d  v& S这时,所有物质都汇集到了黑洞中心那个没有体积的奇点上,密度就变得无限大了。% ]  Z; G# Y( ^3 ]
奥本海默极限目前还没有准确的参数,一般认为不得超过太阳质量的3倍,但也有研究认为不旋转的中子星奥本海默极限为2.16个太阳质量。" j: j; X+ V( o
这就是中子星一些特性参数的来源,欢迎共同探讨。
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时空通讯专注于老百姓通俗的科学话题,全部文章均为原创,如喜欢请关注支持,谢谢。
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6 D4 Q4 M+ f' J2 U; c: a8 x* S来源:https://www.toutiao.com/a6692990225062298119/3 J& j  F* @" C- A. ], N" b- ]
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