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比鋼還要強100億倍,這種「核麵食」也忒厲害了!

比鋼還要強100億倍,這種「核麵食」也忒厲害了!

地球上普遍存在而又強度很高的物質莫過於鋼材了,建築、船舶、汽車、火車,各種日常用品,無不用到這種現代工業冶煉出來的強大物質,可以說鋼鐵就是整個社會和現代文明的基礎。不過你可能想不到的是,一種被稱為「核麵食」的奇異物質,其強度竟然比鋼還要強100億倍!

當然,你用腦袋上的頭皮屑都可以想到,既然被稱為奇異物質,強度又是如此的逆天,它當然不可能出現在地球上。是的,這種物質不僅地球上不存在,甚至僅存在於理論上,目前還無法驗證。這種物質存在於中子星地殼以下一公里的地方,其密度是水的100億倍,可能是宇宙中強度最高的物質!

中子星是較大質量恆星坍縮後形成的緻密天體,此前有研究表明,中子星的外殼比鋼要強得多。印第安納大學伯明頓分校的物理學家查爾斯·霍洛維茨最近領導了一項研究,旨在調查中子星內部的結構。

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由於科學家們無法去中子星上面搞研究,要弄顆中子星回來也不怎麼現實,而且很危險地球人不見得會同意,所以他們建立了計算機模型,根據現有理論取得的數據,對中子星內部情況進行了模擬。結果表明,在中子星表面下方約1公里處,原子核被擠壓得如此之近,以至於它們會合併成核物質團塊,形成中子和質子的密集混合物。這些還未在理論上形成的團塊被認為呈塊狀、管狀和片狀等形狀,分別以與義大利麵條相似的名字來命名。塊狀的叫義大利薯丸(gnocchi),管狀的叫義大利麵條(spaghetti ),片狀的叫義大利千層面(lasagna)。而更靠近中子星核心的地方,則完全是核物質,就像一個單個的巨大原子核。

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研究人員使用計算機模擬來拉伸這些義大利「核麵食」,分析這些材料在何種強度下才會變形,結果表明,需要施加比任何已知材料所需的壓力都要大得多——比鋼的強度強100億倍,才有可能使這些「麵食」變形。看來任何一個義大利廚師面對這些奇異的「麵糰」,恐怕都只能束手無策乾瞪眼,只有等上帝他老人家來親自操刀了。

科學家們仍然期望能找到一種辦法來驗證核麵食是否真的存在,引力波的發現可能帶來了一線希望。這是因為很多中子星旋轉速度非常快,會在時空結構中產生引力波的漣漪,可以被引力波天文台檢測到。但要發出這些漣漪,需要中子星的地殼變得很粗糙——這意味著它的地表或地殼內必須有「山脈」或密集的物質堆積。

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然而,由於中子星強大的引力,其表面非常光滑,其凹凸程度可能只有厘米級別。但通過計算機模擬,科學家們發現這些「核麵食」可以撐起中子星上10厘米高的山脈。如果真是這樣的話,在中子星快速旋轉時就會產生引力波天文台可以發現的信號,科學家們就可以估算出山脈的大小,進而確認中子星外殼中超強物質的體積了。

這項研究發表在上月的《 物理評論快報》上。

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中子星的一些有趣冷知識

1、中子星表面有一層幾米到幾百米高的「大氣層」,幾乎可以肯定是由高度簡併的電子氣組成,被高溫和高壓完全電離。

2、根據已經完成的各種理論估計,中子星整體非球面性大約在百萬分之2-3。這意味著一顆半徑20公里的中子星,其「山脈」高度可達5厘米。不過這些山脈的底部非常大,所以它更像是球體的整體變形,就像火星上的盾狀山脈奧林帕斯山,而非地球上的珠穆朗瑪峰。有時我們會觀察到中子星頻率的突然變化,可能就是由這些山脈引起的。另外,中子星表面也並不是完全平滑的,而是有微小的波紋,起伏大約在5毫米左右。

3、今年6月德國法蘭克福大學理論物理研究所最新最精確的研究表明,中子星的半徑被嚴格限制在12公里到13.5公里之間,所以上述「山脈」可能更會更矮一些。

4、中子星的逃逸速度大約在10,000至150,000公里/秒之間,可達光速的一半。這就意味著,一個體重70公斤的人自由落體到中子星上,撞擊中子星表面的速度將達到光速的一半,能量相當於2億噸TNT當量,是地球上爆炸過的最大氫彈沙皇炸彈威力的4倍。

5、最新研究表明,你結婚時戴的金戒子,其實來自於兩顆中子星的驚天碰撞。宇宙中所有金元素都是這樣產生的,去年引力波天文台檢測到的兩顆中子星合併,據信「生產」出了300個地球質量的黃金。

6、一個人如果站在中子星的表面,啊,不,實際上你無法站在中子星的表面。即使你沒有以半光速墜毀在中子星表面,而是採用某種先進的技術緩緩降落,你也會被從紅外線到伽馬射線的所有輻射殺死,然後被巨大的潮汐力撕成碎片,塗抹在中子星的表面。你身體中的絕大部分原子核都會被壓碎,但也有一些會成為中子星表面「大氣層」的一部分。

7、中子星周圍可能有行星運行嗎?一般來說,中子星形成前都會發生劇烈的超新星爆炸,周圍運行的行星很難倖存下來,但中子星周圍確實可能存在行星,而且人類發現的首批系外行星,就圍繞著一顆脈衝星(中子星的一種)運行,並有4顆行星。這就是PSR B1257+12,它位於室女座,距地球約980光年。中子星周圍的行星可能有四種來源,一是超新星爆炸中倖存下來的原來的行星;二是俘獲的路過行星;三是中子星周圍再次形成原行星盤,誕生新的行星;四是靠得很近的雙星系統的中子星,吸積完另一顆恆星的物質後,隨便把它的行星「小蜜」也全部收編了。

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