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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

2 v  t" T6 O8 Q2 I6 V! j# m' u9 w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。
7 _. {0 D  E. x) `' b/ b$ ~% E' i. t7 [
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。
7 U8 [8 o7 S- }; b4 e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。- `3 c! L7 J# L, K# u7 C
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。' Q( l6 ~- {& u

; I+ v% ]; a# ]/ G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。2 |+ b8 T6 W/ u! Y1 l! \

" d  ^. ?5 P2 \$ _$ D  s% q) `* j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。
/ Q- M) s8 U% j1 E3 r; _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。
+ H: z% ~$ h7 ~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。& f& [' F& o+ x1 Y+ d' i# a% O

# s6 O+ W) s! F: H% _6 }. p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。6 T" E0 \, ^  `! |2 |/ y" A- L4 L  S

2 Z. `0 M9 I6 O/ k2 u7 u* X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。8 v) |5 C% b; s8 Z5 g: `8 L8 r
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。. b% z6 G8 {7 c" b2 J
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)。
4 b. v' p; [( H4 h
! W$ l0 b' S6 _4 d8 O6 O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。
5 M/ x* \0 ~$ H
* ~3 O, h/ \/ T5 C3 y2 x5 \1 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。
7 T9 M: B* E8 [& x/ s+ E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。8 r' G( @; d0 e6 I" J2 ]" n4 [0 f
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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4 f* s/ Z+ |* k3 j# z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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来源:https://www.toutiao.com/a6692990225062298119/
0 h. o! F* X1 U+ D! w" x0 b免责声明:如果侵犯了您的权益,请联系站长,我们会及时删除侵权内容,谢谢合作!

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