中子星如此神奇,你知道它最后的归宿吗?相当奇妙!

中子星,一个神奇的存在,它的物质密度仅次于黑洞,达到了1亿到10亿吨每立方厘米,足以令我等吃瓜群众惊讶:想象一下,

本人体重80公斤,同样体积的一坨中子星物质,质量妥妥的超过8万亿吨,相当于20多个珠穆朗玛峰,甚至更多,想想就让人兴奋!

中子星如此神奇,你知道它最后的归宿吗?相当奇妙!

中子星是大质量恒星寿终正寝时,在超新星爆发中形成的。当濒死恒星内核的质量超过一定限度,电子简并压已经不足以对抗引力,核心继续坍缩,直至电子被压入原子核内,形成几乎是纯中子的物质,中子简并压扛住了引力,于是中子星就形成了。

中子星如此神奇,你知道它最后的归宿吗?相当奇妙!

超新星爆炸

关于详细的中子星形成过程,网上资料众多,各位随便搜搜便知。本文的重点是探讨中子星形成之后,它最终的归宿是什么?又将演化成怎样的星体呢?且听人马君为您介绍中子星的几种可能的归宿:

被黑洞吞噬

宇宙中的恒星中,双星的比例很高,因此一颗中子星往往还有伴星。这颗伴星可能是恒星,也可能是白矮星,但如果是一个黑洞的话,就有点儿悬了。

当黑洞吞噬其它恒星的物质时,会将物质从恒星下扯下来,慢慢的吞噬。而中子星是如此致密的天体,不会被轻易扯碎。因此,双方会先跳起死亡的舞蹈,互相环绕运行,并释放引力波。随着势能被引力波消耗,二者越来越近。最后中子星会被黑洞吞噬。如果中子星比较小的话,将会直接冲入黑洞视界内,然后才被撕碎,但物质和光都已经无法逃脱视界了,所以我们什么也看不到;而如果中子星比较大,会有足够的时间在视界外将中子星扯碎,一部分被吞噬,另一部分中子星物质被抛出,同时释放出强烈的伽马射线暴,

这一过程持续的时间很短。

中子星如此神奇,你知道它最后的归宿吗?相当奇妙!

黑洞合并中子星想象图……其实不是那么像

2005年7月24日,NASA的雨燕和钱德拉X射线太空望远镜都探测到了一次伽马射线暴,辐射强度达到太阳的1亿倍,持续仅两秒钟,被命名为GRB050724。而欧洲南方天文台的VLT望远镜在7月24日和29日拍摄的两张照片,显示了这一事件的余辉。这次事件被认为极有可能是黑洞吞噬了一颗中子星。

中子星如此神奇,你知道它最后的归宿吗?相当奇妙!

欧南台的GRB050724光学图像,左边是爆发12小时后,右边是爆发5天后

吸收其它恒星的物质,成为黑洞

如果中子星的伴星是一颗正常的恒星的话,那么它将成为占据主动的一方!当双方接近到一定程度后,恒星上的物质会被中子星吸积过来,使中子星的质量不断增长。在这一过程中,氢原子在中子星的表面甚至可能发生核聚变,看起来就像是原来的恒星又复活了。

而一旦中子星的质量达到了奥本海默极限,也就是一般认为的3.2倍太阳质量时,中子简并压也无法再与引力抗衡了,此时中子星将坍缩成一个黑洞,在此过程中会发生类似超新星爆发的现象,同时在两极释放出强大的伽马射线暴。

中子星如此神奇,你知道它最后的归宿吗?相当奇妙!

中子星从红巨星上吸取物质

也有科学家认为在中子星和黑洞之间还存在一种夸克星,中子星会先转化为夸克星,如果质量再进一步增加,才会变成黑洞。但目前还没有证据证实夸克星的存在。

双中子星合并,形成黑洞或磁星

如果双星的两颗星都是中子星的话,双方就几乎势均力敌了。在经历了熟悉的引力舞蹈之后,两颗中子星将合并,如果合并后形成的星体质量超过了奥本海默极限,也将形成一个黑洞。在此过程中,大量的中子星物质会被抛撒出来,随着中子的迅速衰变,会在很短时间内形成大量的重元素,甚至包括大量的黄金!

中子星如此神奇,你知道它最后的归宿吗?相当奇妙!

双中子星合并

2017年10月16日,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)和欧洲处女座引力波探测器(Virgo)同时探测到一个引力波事件GW170814,在分析了引力波的频率特点后,被认为是人类首次观察到两颗中子星的合并。

2019年,中国科学家在《自然》杂志上撰文,提出了中子星合并后有可能会形成大质量毫秒磁星。这个大质量磁星以超高速旋转,其离心力可以抵御引力,从而不至于变成黑洞。2015年钱德拉望远镜探测到66亿光年外的新型X射线暂现源,被认为可能是双中子星合并后形成的磁星。

中子星如此神奇,你知道它最后的归宿吗?相当奇妙!

奇特的磁星

不过,人马君认为,大质量磁星的旋转能量会迅速衰减,当离心力不足以抵抗引力时,它还是会变成一个黑洞。

自然冷却

假如中子星不位于双星系统中,而是孤零零的自己独处时,上面那些激动人心的场景就不会出现了。它将经历缓慢的冷却过程,自转速度会逐渐降低,表面温度不断下降。在历经数百亿年至数千亿年的冷却后,会演化为一颗温度很低的“黑中子星”,此时的它已经不能辐射出光线,以至于难以被发现。

中子星如此神奇,你知道它最后的归宿吗?相当奇妙!

黑中子星

根据大爆炸理论,宇宙的年龄是138.2亿年,因此在现在的宇宙中,还不存在黑中子星。人类恐怕是等不到黑中子星出现的那一刻了。

中子星的归宿为大家介绍完了,人马君发现这些中子星不是变成了黑洞,就是变成了黑中子星。事实上,如果宇宙可以存在几千亿、几万亿甚至几十万亿年的话,如果宇宙没有收缩的话,由于黑洞也会蒸发,可能最后只会剩下这些黑中子星和黑矮星,陷入一片漆黑的“热寂”。

#科学有真相##423头条知识节#


分享到:


相關文章: