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中子星物質離不開中子星環境,更不會(hui) 來到地球,因此不存在燒不燒得完的問題,這個(ge) 問題無解。
中子星不屬於(yu) 普通恒星範疇,是恒星死亡後的殘骸,也可以說是屍骸。恒星屍骸有4種,即黑矮星、白矮星、中子星、黑洞。黑矮星是小質量恒星紅矮星的屍骸,由於(yu) 紅矮星壽命超長,至今還沒有這種屍骸存在;白矮星是太陽類中小恒星的屍骸,宇宙中有不少,大約占恒星總數的約10%;中子星是太陽質量8~30倍中大質量恒星的屍骸,黑洞是太陽質量30~40倍以上恒星死亡後的屍骸。
白矮星和中子星物質是特殊的簡並態物質
所謂簡並態,就是極端壓力下,組成地球常態物質的原子被壓垮了,成為(wei) 一種特別的致密物質。原子本來是由原子核和外圍電子組成的,原子核占據了原子99.96%的質量,體(ti) 積卻隻有原子的數千億(yi) 到萬(wan) 億(yi) 分之一。
這就是說原子核和電子外殼之間,有一個(ge) 巨大的空間,這樣原子一被壓垮,物質就變得非常致密。這就是白矮星和中子星物質密度極大的原因。
根據量子力學的泡利不相容原理,費米子粒子都有相互排斥的性質,就像小孩子玩耍不願意擠在一起,一靠近就相互排斥。電子、質子、中子都屬於(yu) 費米子粒子,因此當原子電子外殼被壓垮後,這些基本粒子就相互排斥,盡量不讓大家相互靠攏,這種相互排斥會(hui) 形成一種壓力,就叫簡並壓。
簡並壓越到深層次越大,白矮星是靠電子簡並壓支撐著巨大引力壓的,也就是原子的電子外殼還存在,隻是被壓縮小了,壓縮到一定程度,電子與(yu) 電子之間不相容就形成了某種支撐力,抵禦住了引力壓力,讓原子核與(yu) 電子之間還保持著一定空間,原子核就還保持完整。這樣,白矮星的密度就隻有1~10噸/cm^3,相對中子星就要差一大截。
當白矮星達到錢德拉塞卡極限,也就是太陽質量的1.44倍時,電子簡並壓就無法支撐增大的引力壓了,電子簡並壓就被摧毀了,電子與(yu) 原子核之間的空間就沒有了,電子無可奈何地被壓縮進了原子核。
電子帶負電,原子核裏的質子帶正電,原子外圍電子數與(yu) 原子核質子數正好一致,這樣正負電荷一中和,質子也變成了中子。原子核本來就是中子和質子依靠強力捆綁在一起的,現在質子也變成了中子,整個(ge) 星球就變成了全部由中子組成的一個(ge) 大中子核,由此,這個(ge) 星球就是中子星。
中子之間有著比電子更強大的中子簡並壓,勉強支撐著中子星的形態。因此中子星的密度就相當原子核,甚至比原子核還要緊密,這種物質就被叫做中子簡並態物質,
白矮星體(ti) 積約有地球大小,質量在太陽0.5倍以上到1.44倍以下;中子星質量達到了太陽的1.44倍以上到3倍左右,體(ti) 積半徑卻隻有10km左右,因此密度就比白矮星高多了,達到10億(yi) 噸左右1立方厘米。
當中子星的質量更大,達到奧本海默極限,也就是約3個(ge) 太陽質量以上時,這種依靠中子之間的斥力形成的中子簡並壓也就支撐不住強大的引力壓了,就會(hui) 突然被壓縮,專(zhuan) 業(ye) 的說法就是坍縮或塌陷,成為(wei) 一顆更深層次簡並壓支撐的誇克星,或者直接坍縮成一個(ge) 黑洞。
迄今為(wei) 止,人們(men) 並沒有發現誇克星的存在,因此一般認為(wei) 中子星質量超越奧本海默極限,就會(hui) 直接坍縮成一個(ge) 黑洞。
所謂錢德拉塞克極限和奧本海默極限,以及泡利不相容原理,在過去文章中已多次有過介紹,這裏就不贅述了。
中子簡並態物質不可能脫離中子星存在
從(cong) 上述白矮星和中子星形成的條件,我們(men) 可以得出不管是電子簡並態物質還是中子簡並態物質,都不可能脫離它們(men) 存在的條件而獨立存在。因為(wei) 一旦脫離了特定的條件,它們(men) 存在的巨大引力壓就不存在了,這些物質就無法保持簡並壓,而是會(hui) 迅速地膨大恢複到原子狀態,成為(wei) 我們(men) 地球上存在的由中性原子組成的正常物質。
而白矮星或中子星,都是環境極其惡劣的天體(ti) ,從(cong) 目前人類掌握的科學技術來說,隻能遠遠地觀測,而無法靠近。尤其是中子星,是一種極其可怕的天體(ti) ,其引力僅(jin) 次於(yu) 黑洞,表麵重力可達地球的數千億(yi) 倍,逃逸速度最高需要達到一半光速,也就是15萬(wan) km/s。
不要說飛船,如果一個(ge) 人被中子星引力捕獲拉拽過去,最終高速撞上中子星表麵的能量可達數億(yi) 噸烈性炸藥的威力,也就是約2萬(wan) 顆廣島原子彈威力。即便這種恐怖威力的爆炸,在中子星上也會(hui) 被其強大的重力所壓製,掀起的波瀾高度還不如一個(ge) 塵埃。
中子星的溫度可達數千億(yi) 到上萬(wan) 億(yi) 度,表麵大氣壓比地球地心壓力大10^21倍(10萬(wan) 億(yi) 億(yi) 倍),磁場比地球強大數十億(yi) 倍。由於(yu) 中子星繼承了原恒星的角動量,一般都高速旋轉,最快每秒可達數千轉。由於(yu) 其磁極與(yu) 自轉軸有一定的偏離角度,因此強大的電磁脈衝(chong) 就像旋轉的燈塔一樣,不停地向太空掃射,掃過地球,就被射電望遠鏡所捕捉,就成為(wei) 被發現的脈衝(chong) 星。
因此所謂脈衝(chong) 星,就是中子星掃過太空的電磁脈衝(chong) 信號被人類捕捉後的名稱。
中子星在這樣強大的重力和壓強等極端條件下,表麵光滑得連一個(ge) 灰塵突起都沒有,怎麽(me) 會(hui) 有中子星物質脫落呢?
中子簡並態物質脫離中子星後的變化
迄今為(wei) 止,比較確定的隻有一種方法能夠讓中子簡並態物質脫離中子星,這就是中子星與(yu) 中子星相撞。至於(yu) 中子星通過吸積質量達到上限,會(hui) 不會(hui) 發生爆炸,將中子簡並態物質拋離中子星,迄今還沒有這方麵的觀測數據和研究數據。
2017年8月17日,科學家們(men) 發現距離我們(men) 1.3億(yi) 光年的兩(liang) 顆中子星相撞引發的引力波,並觀測到了強大的伽馬射線暴。通過科學建模,科學家們(men) 認為(wei) 這個(ge) 編號為(wei) GW170817的引力波事件,兩(liang) 顆中子星撞下的碎塊,形成了了一些氫氦等輕元素,以及金銀銅鐵鎢鎳鉛等重金屬元素物質,其中的黃金就有300個(ge) 地球質量之多。
不要以為(wei) 300個(ge) 地球質量很大,對於(yu) 中子星的損失來說很小。中子星的質量下限為(wei) 1.44倍太陽質量,而地球質量隻有太陽的33萬(wan) 分之一,兩(liang) 顆中子星相撞撞下了300個(ge) 地球質量,也不過它們(men) 質量總和的數千分之一而已。
可見,中子簡並態物質一脫離中子星,失去了強大引力壓的束縛,就會(hui) 變成常態物質。但它們(men) 不是一脫離就突然變成的,而是有一個(ge) 過程。首先,被撞擊脫離的中子簡並態物質,一離開中子星引力壓力的束縛,就會(hui) 急劇膨脹,膨脹體(ti) 積達到原先的數千到上萬(wan) 倍,這種膨脹當然會(hui) 伴隨著爆炸,這是第一次爆炸。
第一次爆炸後,此時的物質還不是常態物質,隻是成團的中子集合群,依然是中子態。
此時它們(men) 內(nei) 部正發生著貝塔衰變。這個(ge) 過程大概需要15分鍾。當這個(ge) 過程完成後,會(hui) 發生更大的膨脹,也就是更加猛烈的爆炸,在爆炸中物質恢複到常態,形成了由中性原子組成,各種地球上存在的物質了。
一般認為(wei) ,地球上的黃金等貴重金屬,主要就是來自宇宙這種事件。這些貴重金屬飄蕩在宇宙中,在地球形成時凝聚進入地球深處,或以隕石雨轟擊方式進入到地殼中。到了今天,這些漂浮在太空的貴金屬,還會(hui) 以流星隕石的方式掉落到地球上。
因此,中子星物質不可能來到地球大氣層
說到這裏,大概大家應該已經明白了,中子星物質為(wei) 啥不可能進入地球大氣層了吧?現在發現,距離我們(men) 最近的中子星,也有數百到上千光年,中子星物質脫離中子星的條件隻有中子星相撞,撞出的碎塊15分鍾就會(hui) 衰變成正常物質,因此地球上空怎麽(me) 可能會(hui) 有那種極高密度的中子簡並態物質光臨(lin) 呢?
既然沒有,一定要說進入大氣層會(hui) 怎麽(me) 樣,那就沒多少意思了。但有些人硬要堅持窮追不舍,那麽(me) 我就幻想一下,真有那麽(me) 一湯匙中子星物質在大氣層衰變,會(hui) 是個(ge) 什麽(me) 後果呢?
那肯定就不是燒不燒得完中子星物質,而是會(hui) 不會(hui) 把地球燒完的問題了。
我們(men) 假定這塊中子簡並態物質為(wei) 1立方厘米,一般來說,中子星物質發生衰變轉化為(wei) 物質,會(hui) 發生質量虧(kui) 損,這個(ge) 虧(kui) 損和核裂變差不多,約為(wei) 0.1%。若這個(ge) 中子星物質密度在10億(yi) 噸/cm^3,衰變轉化為(wei) 常態物質的過程虧(kui) 損質量則約100萬(wan) 噸。
虧(kui) 損的物質會(hui) 轉化為(wei) 能量釋放出來,根據愛因斯坦質能方程E=MC^2來計算,這個(ge) 能量約為(wei) 9*10^25J(焦耳),相當2.15億(yi) 億(yi) 噸TNT炸藥的爆炸威力(每噸炸藥能量約為(wei) 4184000000J),也就是約16500億(yi) 顆廣島原子彈(每顆約13000噸TNT當量)同時爆炸的威力。
世界各國現在擁有的核彈頭加起來總當量也就約100億(yi) 噸TNT當量,這1立方厘米中子星物質釋放出來的能量相當人類擁有全部核彈總量的2億(yi) 多倍,或相當於(yu) 215顆6500萬(wan) 年前撞擊地球,導致恐龍滅絕小行星的撞擊威力,這樣的爆炸,菌類恐怕都被炸沒了,就別說人類了。
對我這個(ge) 回答,各位滿意嗎?歡迎討論,感謝閱讀。
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