大质量恒星烧到最后变成中子星,那中子星内含的能量比之前大还是小?为什么?

侠客大岛主

恒星中的核聚变主要是氢同位素氘和氚发生巨变,形成一个氦原子核,并放出一个中子。核聚变过程将释放原子核内部的能量,简单来说一个氘核加一个氚核的质量并不等于一个氦核加一个中子的质量,尽管它们的中子和质子总数是不变的。因为原子核内部中子和质子是以强相互作用束缚在一起的,也就是蕴含了巨大的能量。不考虑释放中子的动能的话,两个中子和两个质子组成的氦核所需要的强相互作用能量比一个氘和一个氚加起来的能量要少。一部分强相互作用的能量将在核聚变过程释放出来,主要是热量辐射的形式。这种热量导致系统的温度极高(如太阳是数十万度),也就意味着粒子的热运动是非常剧烈的,由此形成了一股斥力,使得恒星的体积巨大无比。然而,随着核聚变燃料逐渐耗尽,恒星终究有一天会走向死亡。此时温度降低,热运动造成的斥力不足以抵抗引力,恒星上的物质将会发生引力塌缩。如果恒星含有的质量足够大,引力足够强,那么就有可能连原子内部的电磁相互作用力也抵挡不住引力塌缩,电子落到了原子核内部,和质子反应变成了中子。如此,原子核里只剩下了中子,它们依旧以强相互作用束缚在一起,形成了一个巨大的“原子核”——中子星。可以说,从恒星到中子星的过程,恒星活着时候核聚变释放能量、恒星死亡时候发生超新星爆炸又释放能量、进一步引力塌缩电子和质子复合也是释放能量。因此,从恒星到中子星,毫无疑问能量经过许多次释放,中子星的总能量肯定比恒星小的多。但是,中子星的质量密度是极大的,所以它的能量密度绝对要比恒星大的多。楼主里提到的中子星再经历一次核聚变,有一个重要前提:“中子星在某种相互作用下再次变为氢气团”。也就是说,要么中子星内部的中子衰变成一个质子和一个电子,要么中子星俘获更多的质子和电子成为新的原子。前者是比较困难的,目前为止,中子的衰变还没真正测量清楚,何况在强相互作用束缚下的中子星,中子本身是极其难以分离的,要想形成新的氢原子,必须付出极大的能量代价,也就是“某种相互作用”就是很强的能量注入。由此,即便中子星回到了恒星状态进行核聚变,也是吸收了能量的结果。话说回来,中子星也不是一成不变的,它会不断放出辐射(比如电磁脉冲),最终辐射结束成为一个不发光的黑矮星,能量肯定进一步减少了。


飞贼克斯和康德马特

总能量变小。

你也说了,在某些作用下才可能会过程反复,某些作用的发生是很难的,需要注入额外物质和能量。

比如宇宙星云诞生新恒星,这星云里面就可能包含中子星。它的引力作用可以帮助星云重新凝聚在一起,但是中子星本身已经不具备燃烧价值。

当中子星坍塌成黑洞时,才有可能会迸发出新的能量。


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