什么是中子星?

中子星是在超新星爆炸中诞生的。他们是星星,是我们太阳的两倍’的质量,挤成一个尘土般大小的城市。

代表恒星的白色小球,周围带有扭曲的线条。

艺术家’中子星的概念。星’小巧的尺寸和极高的密度使其表面具有强大的重力。因此,该图像将中子星周围的空间描绘为 弯曲。图片来自Raphael.concorde / Daniel Molybdenum / NASA / 维基共享资源.

什么时候–在生命的尽头–一颗巨大的恒星爆炸 超新星,其核心可以 坍方 最终成为一个微小而超重的物体,其强度不超过我们的太阳’的质量。这些爆炸性恒星的小而令人难以置信的核心是 中子星。他们’是宇宙中最离奇的物体之一。

一个典型的中子星大约是我们太阳的1.4倍’质量,但范围最大 大约两个太阳质量。现在考虑我们的太阳大约是地球的100倍’的直径。在中子星中,所有大质量–高达我们太阳的两倍’s –被挤成一颗星星’大约只有10英里(15公里)宽,相当于一个尘世城市的大小。

因此,也许您可​​以看到中子星非常非常密!一汤匙的中子星物质将重达10亿美元(9000亿公斤)。那’比地球珠穆朗玛峰的重量还要大’s highest mountain.

芝加哥市的地图,画有一个圆圈,表示中子星的直径相似。

中子星是大质量恒星的坍塌核心。它们将我们的太阳质量大致打包成一个城市直径的球体。这里’是中子星的比较’芝加哥市的典型直径。图形通过 科尔曼·米勒.

这里’中子星是如何形成的。 恒星一生都保持着微妙的平衡。重力试图压缩恒星,而恒星’内部压力会向外推。外向压力是由 核聚变 在星空’s core. This fusion “burning”是恒星发光的过程。

在超新星爆炸中,引力突然和灾难性地在与恒星发动的战争中占上风’数百万或数十亿年的内部压力。随着核燃料的耗尽和向外压力的消除,重力突然将恒星向内压缩。冲击波传播到核心并反弹,使星星散开。整个过程可能需要几秒钟。

但是重力’的胜利尚未完成。随着大多数恒星飞入太空,核心仍然存在,其质量可能只有我们太阳质量的两倍。引力继续压缩它,直到原子变得如此紧密和紧密在一起,以致电子被猛烈地推入其母核,并与质子结合形成一个点。 中子.

因此,中子星从其成分中得名。引力产生的是一种超重,富含中子的材料– called 中子 –在一个城市范围内。

什么是中子星,什么不是。在超新星之后,如果恒星的核心具有足够的质量,则–根据目前的理解–引力崩溃将继续。将形成黑洞而不是中子星。就质量而言,中子星与黑洞之间的分界线是许多争论的主题。天体物理学家指的是一种“missing mass,”发生在大约两个太阳质量(中子星的理论最大质量)和五个太阳质量(黑洞的理论最小质量)之间。有人预计最终会发现该质量支架被超轻量的黑洞所占据,但直到现在仍未发现。

中子星的确切内部结构也是许多争论的主题。当前的想法是,这颗恒星拥有一层薄薄的铁壳,可能厚达一英里左右。在此之下,该成分主要是中子,在中子星的更深处呈各种形式。

中子星形成后不会产生任何光或热。在数百万年的时间里,其潜热将从最初的60万度逐渐冷却 开尔文 (华氏100万度),最终以曾经光荣的恒星的冷死残迹结束了生命。

由于中子星如此密集,因此它们具有强烈的引力和磁场。中子星的引力比地球强约一千亿倍。因此,中子星的表面非常光滑。重力不允许任何高大的物体存在。中子星被认为具有“mountains,”但它们只有几英寸高。

一颗恒星显示有磁力线和从其两极延伸的射流。

脉冲星的解剖。它们是相对于地球以特定方式定向的中子星,因此我们可以看到它们“pulse”定期地。图片来自Roen Kelly / Discovermagazine.com。

脉冲星:我们如何了解中子星。 尽管中子星在天体物理学理论中早已被预言,但实际上’直到1967年,第一个被发现 脉冲星,由 乔斯林·贝尔·伯内尔夫人。自那时以来,已经发现了数百个,包括位于地球中心的著名脉冲星。 蟹状星云,是1054年被中国人爆炸的超新星遗迹。

在中子星上,强磁场将无线电波聚焦成两束,从其磁极发射到太空中,就像灯塔的光束一样。如果物体相对于地球方向正确–使这些光束从我们的地球视点变为可见–我们看到无线电灯以规则且极其精确的间隔闪烁。实际上,中子星是宇宙的天文钟表,其精确度可与 原子钟.

中子星的旋转非常快,我们可以使用脉冲星的无线电束来测量其速度。 旋转速度最快的中子星被发现 每秒旋转716次,令人难以置信,大约是光速的四分之一。

了解有关发现脉冲星的乔斯林·贝尔·伯内尔的更多信息

聪明又自信的年轻女人。

爱尔兰天文学家乔斯林·贝尔·伯内尔(Jocelyn Bell Burnell)当时24岁,她注意到她和她的同事们最初亲切地标记了LGM的原因是来自太空的奇怪无线电脉冲。“little green men.”后来,他们了解到脉冲来自中子星。地上天文学家看到的自旋快的中子星发出无线电脉冲现在被称为无线电 脉冲星。图片通过 维基共享资源.

中子星在我们银河系中的更多表现。在我们的银河系中,估计有超过一亿个中子星。然而,许多将是古老而寒冷的,因此很难被发现。难以想象的剧烈中子星碰撞,其中之一在2017年被美国 利高 重力波观测站和指定 GW170817被认为是产生重元素(如金和铂)的地方,因为一般的超新星不会产生所需的压力和温度。

具有异常强磁场的中子星被称为 磁星,可以将钥匙从远处的月球中拔出。磁星的起源尚不清楚。

中子星,包括磁星和脉冲星,被认为是导致一些鲜为人知的现象的原因,其中包括神秘的 快速无线电爆发 (FRB)和所谓的 软伽玛中继器s(SGR)。

了解有关中子星的更多信息:

马里兰大学天文学教授M. Coleman Miller在中子星上有很长的篇幅。

关于SymmetryMagazine.org的关于中子星的五个极端事实

从DiscoverMagazine.com了解脉冲星,即宇宙的灯塔

脉冲星有多高‘mountains?’ from 利高

科幻警报! “Dragon’s Egg”由Robert L.Forward (绝版)描绘了中子星表面的虚构居民。 克劳迪娅 评论:“他们很小而且很密集(当然),并且生活速度极快。它’已经有一段时间了,但我记得读得很好。” 安迪 添加:“是的,我记得那本书!非常有趣。它’令人难以置信的是,如果中子星的表面滑移仅一毫米,就会引起 地震.”

底线:中子星是以前大质量恒星的坍塌核心,这些恒星已被超新星爆炸压碎至极致密度。中子星不是’t像黑洞一样密集,但是’比其他任何已知类型的恒星都要密。

安迪·布里格斯