中子星的密度每立方厘公尺上億噸,它是怎麼形成的

時間 2022-03-17 18:05:12

1樓:星辰大海路上的種花家

中子星是恆星發展的乙個終極歸宿,但恆星是怎麼發展到中子星的,中子星的密度又為什麼那麼大,似乎很多朋友都搞不清楚,接下來簡單說說這個過程。

一、恆星誕生與發展

關於恆星的誕生,18世紀的伊曼紐·斯威登堡、伊曼努爾·康德和皮埃爾-西蒙·拉普拉斯提出提出了星雲誕生模型,這是被廣泛接受的很行誕生模型。但不管如何,恆星誕生了,我們從未來能發生超新星爆發並誕生中子星的恆星發始說起。

1、恆星的靜力平衡時代

這是一顆恆星最好的時光,大致可以將這個時期稱為主序星時代,在主序星核心,正在發生在質子鏈反應,這個過程非常重要,是所有恆星發展的最初起點。

質子鏈的第一步,同位素氕聚變成同位素氘,這是質子鏈反應的第一步。

1h+1h→2d+e(+)+v,δe=1.442mev,q(v)=0.265mev;

這是兩個質子之間的聚變反應,理論上來看質子可以通過極高的溫度和壓力下克服庫倫勢壘實現聚變,但2023年大神愛丁頓經過計算得出,以太陽的質量並不能達到如此高的溫度,但太陽已經開始了燃燒,似乎質子鏈反應第一步就走不下去了?

微觀粒子穿過乙個位勢壘。粒子能量在穿越前後維持不變,但量子幅會降低。

幸虧後期量子力學的發展給了物理學家乙個正確的解釋,質子可以通過波函式隧道,穿過庫倫勢壘的斥力障礙在低於理論計算條件下達到聚變反應。但即使如此這概率仍然很低,這也是太陽壽命那麼長的重要原因,因為它自身正在積攢燃料。

再往後事情就簡單了,氘和氕聚變成氦三,然後氦三再聚變成氦四,或者有碳氮氧迴圈產生,當然在主序星階段這尚未發展到這個階段。在此時,恆星核心的聚變產生的熱壓力和引力勢能是平衡的,也就是我們所說的靜力平衡時代。這也是一顆恆星最最穩定的階段,因為「內心比較平和」,即使有點小脾氣「日餌爆發」也不至於毀滅恆星系!

2、狂暴的紅巨星時代

恆星核心氫逐漸消耗,核心的氦元素累積,核心會逐漸坍縮,但7-10倍以上質量的恆星在核心坍縮至簡併態物質前就會開始氦元素聚變。

23he →4he +21h (12.9 mev)

41h →4he + 2e++ 2γ + 2νe(26.7 mev)

因為大質量恆星的核心溫度更高,在氦元素聚變堆積後無需達到類日恆星的電子簡併態即可燃燒,反應過程如上,各位有沒有發現,氦元素的反應更劇烈,而且速度也更快,劇烈的核心能量釋放將會產生超高熱壓力,會導致恆星直徑極度膨脹,比如只有太陽質量7-10倍的盾牌座uy,直徑是太陽的1700,體積是太陽的45億倍。

這就是恆星的靜力平衡失控時代,熱壓力戰勝了引力勢能,恆星的未來岌岌可危。

3、超新星時代

超新星爆發前夕的恆星核心溫仍然按部就班的進行核聚變,只是生產元素的速度越來越快,時間越來越短,核心的溫度也越來越高。

質量為太陽20倍的恆星,核心各種元素消耗的時間,核心元素的終點在鐵元素,當然並不是說只會有鐵,比如還有其他少量的鈷、鎳、銅、鋅元素,但絕大多數都是鐵,此時恆星的超新星爆發瞬間就會發生。

因為鐵核不再產生能量,再無熱壓力對抗引力勢能,恆星外殼將向內坍縮,速度可以達到7萬千公尺/秒,這個速度大約是光速的23%,核心密度與溫度迅速增加。核心剛開始坍縮時會光致蛻變和電子捕獲的β衰變,這是超新星爆發時觀測到中微子流的重要原因。

坍縮成中子星的恆星核心並未徹底簡併態化,這個坍縮會導致中心元素迅速聚變而失控,此時時空核聚變的激波會與坍縮的物質撞擊,接近光速一半的相對速度下將製造出乙個宇宙中僅次於中子星相撞的極致環境,在此區域的物質會經歷失控聚變的過程。此時的超新星爆發會將恆星外殼徹底炸散,形成瀰漫星際空間的星雲,而此時在主序星以及紅巨星和超新星爆發過程製造的元素都將夾帶在這片星雲中。

二、中子星時代

質量尚不足以坍縮到黑洞的核心將坍縮為中子星,這個坍縮過程我們有必要來了解一下,超新星爆發我們就不說了,直接說這個原子怎麼就變成了中子呢?

我們必要來來了解下原子內部的結構,其實中心原子核之佔了一點點空間,這從盧瑟福的α粒子散射實驗可以證明,其他空蕩蕩的空間都是電子雲的位置,電子在相應能級上隨機出現與消失,它的位置與動量不可同時測定,這就是海森堡不確定性原理由來,因此當恆星核心開始坍縮時,首先就會將電子從外層壓縮想中心原子核靠近,但不確定性原理不會讓電子佔據同乙個量子位,此時被壓縮到極限卻仍然在原子核外部的物質叫做電子簡併態。

但質量足夠大的恆星核心引力勢能可以突破電子簡併態,將電子直接壓入質子中和成中子,當然只要有足夠強的壓力,也可以壓垮夸克達到夸克簡併態,不過這類可是傳說中的夸克星,尚未實際觀測到,現在通行的理論認為突破了中子星的極限就成黑洞啦!

三、中子星的密度有多大?

從構成原理來說,它的密度就是原子核的密度,當然中子的質量會比質子要那麼一點點,所以它也會比原子核密度高那麼一丟丟,不過也是個可以忽略的差異,但有乙個問題,為什麼網上資料中的中子星的密度差異那麼大?

中子星的密度:8×10^13克至2×10^15克,差距比較大

外殼中的離子和電子是啥意思?電子我們就不管了,關鍵是離子,因為離子就是游離電子的原子核,在這個位置還有離子狀態的物質存在,它們的密度遠比不上中子簡併態物質密度,而核心的夸克膠子等離子體則要比中子密度要更高一些(事實上組成中子的輕夸克的質量很輕,膠子的存在才讓中子有那麼高質量),所以不同大小的中子星密度會有比較大的差異。不過無論哪種恆星,到達了中子星層次,算是完美極致了,因為再往前走就是宇宙的黑暗力量黑洞了!

假如一顆中子星從太陽系內行星軌道經過的話,地球就完蛋啦,因為中子星至少也是太陽1-2倍左右的質量,太陽系內出現兩個太陽的質量,這還得了!有一部《撤離地球》的偽紀錄片挺不錯的,說的就是中子星闖入太陽系,人類緊急撤離的過程,有興趣的朋友可以看看。

2樓:十二

這個形成過程也是比較複雜的,朋友們有興趣可以去看看紀錄片《撤離地球》,中子星算是恆星發展的乙個最後歸宿,中子星是由恆星發展而來的。

3樓:life大地皇者

我們知道原子由中子質子和核外電子組成,當外界對原子產生巨大壓力的時候,質子和電子就會被壓縮成乙個中子(還有中微子的參與),中子星就是由於萬有引力的坍縮作用使物質中的質子電子被壓縮成了中子而形成的。

4樓:陽光愛生活吖

在超星星**之後,質量足夠大的恆星,有著強大的核心引力勢能,使電子直接壓迫進入中和成為中子,達到了每立方厘公尺上億噸的密度。

5樓:鹿凵小童鞋

它是由宇宙大**的時候形成的中子星,所以它的密度是很大的,每立方厘公尺有上一噸。

6樓:

經過一系列核聚變的反應以及周圍磁場給予的壓力,超新星**後的影響,質子和電子最終被壓縮成為了中子星。中子星的密度就變成這麼大了。

7樓:雨柔

太陽的發光發熱不是核聚變,而是引力聚焦使然。

中子星的密度每立方厘公尺上億噸,它是怎麼形成的?

8樓:匿名使用者

中子星可以說是宇宙中可怕程度僅次於黑洞的天體,其表面的引力場異常強大,和黑洞有得一拼,換句話來說,中子星就是一顆失敗的黑洞。

中子星和黑洞同樣是恆星生命末期可能到達的終點之一,中子星是恆星演化到生命末期經由重力崩潰發生超新星**之後,可能形成的少數終點之一,質量沒有達到可以形成黑洞的恆星在其生命末期會形成一種密度介於黑洞和白矮星之間的天體,這個天體就是中子星。

中子星表面的物質密度很大,簡單來說,典型的中子星密度在上億噸每立方厘公尺,也就是相當於水密度的100萬億倍!白矮星幾十噸每立方厘公尺的密度跟中子星比起來,似乎有點微不足道了。事實上,如果把地球的密度壓縮成和中子星一樣的話,那麼地球的直徑將只會有22公尺,而像太陽這麼大的天體,壓縮之後的半徑也不過只有10公里。

根據科學家的估計,質量在太陽8倍到20倍的老年恆星,生命末期它會形成一顆中子星,而質量不足8倍太陽質量的恆星,則會變成一顆白矮星。白矮星和中子星的物質存在狀態是完全不同的,簡單來說,白矮星的物質還是以原子的狀態存在,只不過原子之間的距離已經被壓縮得不能再小了,不過中子星就可以說完全是一顆巨大的中子組成的星球了,因為在中子星中,電子被壓縮到了原子核之內,和質子結合形成了中子,整個中子星就是乙個電中性的星體。

9樓:禍起蕭牆後宮

它們是由宇宙中其他的物質相互反應經過長時間的演變而形成的。

10樓:萌萌不知道

表面的引力場非常的強大,質量在太陽8倍到20倍的老年恆星,生命末期它會形成一顆中子星

11樓:風蜂蜜柚子茶

鍾子欣原則上來說就是乙個失敗的黑洞,所以它的形成原理和黑洞差不多

12樓:我就是夜輕染

這個行程過程非常的複雜而且艱難,然後經過數10億年的發展。

13樓:ss_66漣漪

當然是經過很多年慢慢的積累而形成的了,要不然怎麼形成呢

14樓:

這是因為它的密度,以它自身的屬性本來就是這樣的。

15樓:

我覺得應該是積累了很久很久了吧,你覺得是這樣的嗎

16樓:滴嗒噠天蠍

可能是慢慢堆積的使它密度大,從而形成這樣的

17樓:匿名使用者

應該是經過了漫長的歲月逐漸積累的吧,時間不是永恆的

脈衝星密度高達10億噸每立方厘公尺,如此高的密度是怎樣形成的?

18樓:哥火日立

你的女友購物的密度是怎麼形成的?你是不是要反思一下你自己,是不是你寵愛導致的?要是可以的話,你會不會改掉這個不良習慣?

19樓:小聽雨吟

脈衝星是一種可以發射強磁場的由中子組成的星球,它由恆星發生超新星**後坍塌形成。由於中子星的特殊性質,它的磁場會集中在星球兩個磁極,由於磁極和自轉軸不重合,所以中子星自轉一圈磁場就會掃過地球一次,呈現規律性的脈衝訊號。因此,我們也稱這類中子星為脈衝星。

而在這樣極端的環境下,就會形成如此高的密度。

20樓:冷侃娛文

密度高的物體是如何形成的?是不是因為重力的緣故呢?個人覺得是有可能的。要是脈衝星真的是重力導致的,那麼為什麼有那麼大的重力呢?這個重力來自何方?

21樓:個非凡哥

脈衝星實際上是中子星的一種,脈衝星的旋轉速度非常快,只不過每立方厘公尺1億噸可能更高,要這麼說的話,可能有點不準確。

中子星是怎麼形成的

22樓:宇宙探索飛船

中子星是如何形成的?

23樓:匿名使用者

在形成的過程方面,中子星同白矮星是非常類似的。當恆星外殼向外膨脹時,它的核受反作用力而收縮。核在巨大的壓力和由此產生的高溫下發生一系列複雜的物理變化,最後形成一顆中子星核心。

而整個恆星將以一次極為壯觀的**來了結自己的生命。這就是天文學中著名的「超新星爆發」。

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