整個過程不到12分鐘!瀕臨死亡恆星拼盡全力擠壓:中子星誕生了!

宇宙 黑洞 地球 物理 核聚變 超弦 2019-05-11

中子星,顧名思義,由中子組成的天體。但是我們真的瞭解它嗎?

我們知道它們是宇宙中一些最巨大恆星的殘餘物,可是瞭解它們的內部工作有點棘手,因為讓它們存活下來的物理原理還不太清楚。但每隔一段時間,兩顆中子星就會碰撞在一起,一旦發生碰撞,它們就會爆炸,把它們的內部結構噴向整個空間。根據中子星的內部結構和組成,“噴出物”對我們地球上的觀察者來說是不同的,這給了我們一種理解這些外來生物的粗略但潛在的強大的方法。

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大部分人知道中子星是由大部分中子組成的。嗯,大部分是。它們內部也有一些質子在遊動,這對以後很重要,所以我希望你能記住這一點。

中子星是一些大恆星的剩餘核心。當這些巨星接近生命的盡頭時,他們開始將較輕的元素融合成鐵和鎳。恆星其餘部分的重力繼續將這些原子粉碎在一起,但這些融合反應不再產生多餘的能量,這意味著沒有任何東西能阻止恆星繼續災難性地自毀。

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在核心中,壓力和密度變得如此極端,以至於隨機的電子被推到質子內部,把它們變成中子。一旦這個過程完成(僅僅不到12分鐘),這個巨大的中子球最終就有足夠的能力抵抗進一步的崩潰。恆星的其餘部分從新鍛造的核心反彈,在美麗的超新星爆炸中爆炸,留下核心:中子星。

就像我說的,中子星是巨大的中子球,但是它的密度很大很大,是除黑洞外密度最大的星體。它相當於把幾顆太陽塞進一個不比一個城市大的體積內。正如你所想象的,這些神祕生物的內部結構是奇怪的、神祕的和複雜的。

中子是成層聚集形成小結構嗎?深層次的內部結構是一團濃稠的中子湯嗎?你走得越深,就會變得越來越陌生?這會不會讓人覺得更奇怪?那麼地殼的性質呢——最外層的填充電子呢?當談到中子星時,有許多未解決的問題。但謝天謝地,大自然給了我們一種窺視它們的方式。

但是有一個前提條件:我們必須等待兩顆中子星碰撞,然後才能有機會看到它們是由什麼構成的。你還記得GW170817嗎?這是兩顆碰撞的中子星發出的引力波的重大發現,以及一系列快速射電望遠鏡對電磁光譜的跟蹤觀測。

整個過程不到12分鐘!瀕臨死亡恆星拼盡全力擠壓:中子星誕生了!

所有這些同時進行的觀測給我們提供了最完整的圖片,而這些極端事件中爆發出的強大能量和輻射給予了科學家。GW170817的特殊事件是唯一一個被引力波探測器捕捉到的事件,但肯定不是唯一一個在宇宙中發生的事件。

當中子星碰撞時,瞬間產生劇烈的爆炸,併產生伽馬射線爆發。伽馬射線爆發(GRB)是能量強大的伽馬射線閃光,持續時間不到一秒到幾分鐘。它們在短時間內釋放出巨大的能量,使它們成為宇宙中最強大的事件。它們主要與恆星的爆炸有關,這些恆星坍塌成黑洞。在爆炸中,兩股快速移動的物質噴射出來。在中子星碰撞之後,破碎的死星殘骸繼續在快速軌道上相互旋轉,其中一些內部結構在撞擊能量的推動下在巨大的爆炸波中膨脹。因而我們能夠一窺內部的奧妙!