宇宙密度最大最強悍的中子星到底咋形成的？

最新 06-02

2017年6月1日，NASA發射人類首個中子星探測器，那麼到底什麼是中子星？研究它到底有什麼重大意義呢？

從頭說起，大家知道，所有恆星最終都逃不出三種結局：白矮星、中子星、黑洞。

人類發現的第一顆白矮星——天狼B星，質量跟太陽差不多，直徑只有地球的兩倍。

先來看看白矮星，因為最先發現它時，大多呈現暗淡的白色，個頭也比較小（當然是跟我們最熟悉的太陽比啦），因此得名。對於中低質量的恆星來說，億萬年的演化走到白矮星這一步，算是走到了盡頭，不再有什麼變化。可它又是怎麼來的呢？

拿我們身邊最熟悉的太陽來說，50億年後，熱核聚變結束時，燒盡氫燃料膨脹成一顆紅巨星，體積巨大到都能夠吞噬掉地球，更別說水星、金星、月球了。因為虛胖，密度極低，幾近真空，並不耽誤這些行星運轉，但高溫卻能毀滅所有生命，能夠把地球徹底烤焦。

這時候的紅巨星，核心溫度無法持續升高了，聚變出來的碳、氧，只好堆積在核心區，越積越多，越積越緊密。當密度達到每立方厘米10噸的時候，天文學家就認為，太陽內部有了一顆白矮星。整個太陽就這麼逐漸冷卻，黯淡下去，外殼那些膨脹到了極限的稀薄星塵，慢慢散開，形成一個巨大無比、色彩斑斕的行星狀星雲，核心剩下的這顆白矮星，最終冷卻成了一個實心疙瘩——黑矮星，就等著宇宙盡頭了。要知道我們銀河系90%以上的恆星（當然包括太陽），有朝一日都會變成白矮星。所以呢，不必嘆息。

藝術家描述的類太陽恆星的生命周期。從左下角的主序星開始，然後膨脹經過紅巨星的階段，直到在右上角將外層拋離，形成行星狀星雲。

說完白矮星，再說說本期主角——中子星。

中子星，是更大質量恆星的最終結局。為什麼叫它中子星呢？剛才說了，紅巨星核心密度達到每立方厘米10噸的時候，被稱為白矮星，這種密度雖然已經相當嚇人了，但還屬於正常物質結構的最大密度範疇，微觀尺度下，電子還是電子，原子核還是原子核。

但在中子星體內就大不相同了，壓力山大已經到了徹底突破正常世界的底線啦！不僅原子的外殼被壓破了，而且連原子核都能被壓破，質子和中子都被擠出來，質子碰到電子，又結合成中子。就這樣，把整個星體變成了只有中子的獨立王國。

中子星的密度到底有多大？說出來嚇死你，每立方厘米高達10億噸！這是神馬概念？相當於你把整個珠穆朗瑪峰壓縮成一塊方糖那麼小！

所以說，人類要是能搞清楚中子星的內部結構，科學是不是就能挺進一大步？！

問題來了，到底哪個上帝才能擁有如此蠻力，才能搞成這麼大密度的中子星？

剛才說了白矮星的成因，熱核聚變把氫氦燃料都燒完了，因為質量不夠大，碳、氧只好堆積如山，慢慢冷卻成白矮星。但是要知道中子星的前身——紅超巨星，可比紅巨星質量大多了。因為質量巨大形成了強大引力坍縮，氫氦燒完了，氧開始燃燒，就連硅都堅持不住開始核聚變了，直到出現了鐵元素，56個質子和中子結合得極端緊密，不會再聚變下去了。終有一天，核心區的鐵元素堆積如山，產生極強引力，使得外層物質極速墜落，落到鐵核上，形成極端高溫，引發核聚變，生成更重的元素。

在超新星爆發之前，大質量恆星的核心結構是有如洋蔥般的層層排列，此圖未按照比例排列。

我們不妨插上想像的翅膀，一個超級球體各個地方同時發生核聚變，爆發威力該有多大？場面何等壯觀！這麼一炸不要緊，瞬間就把自己整個球體炸飛了——這就是燦爛閃耀全宇宙的超新星爆發！只留下一點內部核心——如果前身恆星質量是8～20倍太陽質量，這就是中子星；如果前身是20～50倍太陽質量，爆炸後就坍縮成了黑洞。