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中子星有多牛?物質靠近時連原子都無法存在,那麼當物質離開時呢

中子星是宇宙中除了黑洞之外密度最大的天體,其每立方厘米的質量為8千萬到20億噸之巨(相當於原子核的密度),是水的密度的一百萬億倍。中子星通常直徑只有十公里大,然而質量卻比直徑140萬公里的太陽還大,如果把我們的地球壓縮成中子星的密度,那麼我們的地球的直徑只有22米。

中子星個頭小且質量大,如此大的密度使它具有強大的引力,如果有一個宇宙飛船靠近中子星,那麼就會被它強大的引力吸住,到一定距離上就會被拉碎,變成一束原子流奔向中子星,接觸到中子星表面的時候,一些原子會發生核聚變,但之後會停止聚變,因為連原子也無法存在,巨大的壓力之下,電子也無法在中子星上面圍繞原先的原子核運行,所以電子會被壓縮到原子核的質子裡面成為中子,整個的中子星就像是一顆中子球。

由於如此強大的引力,中子星上的物質是很難脫離中子星的,然而中子星上的物質又可以原模原樣的離開中子星,為什麼會這樣呢?原因很簡單,因為宇宙中有時會發生中子星相撞的事情,在它們相撞的時候,是可以有大量的中子星物質被拋到的宇宙中的。

去年關於引力波探測的科學新聞很多,美國麻省理工學院教授雷納·韋斯、加州理工學院教授基普·索恩和巴里·巴里什三位天文學家還因為引力波探測研究獲得了諾貝爾獎,他們利用LIGO引力波探測器在不到十年的時間裡就發現了好幾次中子星相撞事件,這也說明中子星相撞事件在宇宙中並不罕見,但是在單個的星系中應該就很罕見了。

在中子星相撞的一刻,兩個互相繞行的中子星的速度非常快,它們在相距一百公里遠的時候,互相繞行的速度就會達到每秒幾百圈,這時的中子星已經無法再保持圓球形,而由於雙方巨大的質量和動能,兩者相撞的時候又會激發出巨大的能量,這是比超新星爆發更加激烈的能量釋放,據科學家估算可以產生3500億度的高溫,比超新星爆發的溫度還要高三倍,而又由於中子星碰撞時候的極高的轉速,在這一時刻通常都會有大量的中子星物質被甩出和爆炸式拋出。

由於離開中子星時的動能很大,這些被拋散到宇宙空間的中子星物質大部分都不會回到中子星上,然而由於它們失去了中子星上面的強大壓力和高溫環境,其自身很快就會脫離中子星上的中子簡併態,其物質形態就會迅速發生變化。

具體是發生什麼樣的變化呢?首先就是中子之間不再緊密結合,而是變為自由的中子,那麼其體積就會迅速膨脹,然而這個時候,它們仍然都是中子,不過其狀態並不穩定,於是接著大概在15分鐘後,它們又會發生另一種變化,就是中子貝塔衰變,也就是中子的放射性β衰變,在這個過程中,中子會衰變為質子、電子以及反中微子(以能量的方式釋放)。

當中子發生衰變之後,由於部分物質以能量的是形式被釋放出來,所以這一時刻也會伴隨發生巨大的爆炸,爆炸之後物質的總質量有所下降,但是新出現的質子、電子以及未進行貝塔衰變的中子將一起結合為新的元素,其中發生貝塔衰變的中子產生的元素以氫居多,但是由於拋出的中子星物質的中子組合不同,其衰變過程進行完之後也能形成黃金以及其它重元素,這也是我們所能見到的黃金,鉑金等其他重元素的由來。

所以中子星上的物質離開中子星之時,其實有點類似於宇宙創生氫元素之時的情景,出現的元素將會形成星雲,之後有些物質會凝聚起來成為小行星或者更大的天體,在我們地球上,包括我們人體中的一些元素,其實有些就是來自中子星物質的。

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