在天文圈有個黑話叫做:質量為王。而宇宙中存在著各種各樣殘暴的天體,而它們的殘暴程度其實和質量是有關係的。越是緻密的天體,就越是殘暴。而它們緻密的原因其實是因為質量巨大,在引力的作用下極度收縮的結果。比如:黑洞。
而如果要挑選殘暴程度僅次於黑洞存在的天體,那一定就是中子星了。在宇宙中,中子星也是特別好惹的存在。如果地球遭遇了中子星,那肯定就會被中子星所吞噬。
那如果是一顆足球大小的中子星呢?地球還會被吞噬嗎?
中子星是什麼?
要了解這個問題,我們就要搞清楚中子星到底是咋來的?
其實無論是黑洞、中子星、白矮星都是恆星演化的產物,只不過質量不同的恆星演化的產物吧了。如果質量比較小的恆星在演化到生命週期的晚期時,就會成為一顆白矮星。
如果質量特別大的恆星,這裡特指8倍太陽質量以上的恆星,在演化的過程中,就有可能成為中子星。這個過程具體是這樣的,我們都知道,宇宙中可見物質中大多數都氫原子,其次是氦原子,它們佔據了宇宙可見物質總量的99%以上。因此,構成恆星的主要的就是氫原子和氦原子。
由於恆星的質量巨大,因此自身引力就十分巨大。在引力的擠壓下,恆星急劇升溫,可以達到很高很高的溫度,比如:太陽在宇宙中還不算大,但核心的溫度可以達到1500萬度。
而特大質量恆星的核心溫度要遠遠高於太陽核心的溫度的。於是,這就會促發氫原子的核聚變反應,4個氫原子核透過核聚變反應生成一個氦原子核。
當恆星核心中的氫原子核都燒完後,在引力的作用下,恆星核心就進一步收縮,達到可以促發氦原子核核聚變的程度,這個時候就會點燃氦原子核的核聚變反應。一直這樣,一路沿著元素週期表中原子序數越來越大的方向發展,最終達到鐵原子核。宇宙中大多數的恆星都停留在這個階段之前。
而對於特大質量的恆星來說,這個過程還會繼續下去,在引力的作用下,光子會被壓入到鐵原子核內,擊碎原子核,釋放出質子和中子,質子會和只有的電子發生反應,生成中子和中微子,中微子迅速逃離恆星核心,當數量足夠多時,就會引發超新星爆炸。
而核心則會在引力的作用下,收縮成為中子星或者黑洞。至於到底是中子星還是黑洞,完全取決於中子的簡併壓力是不是可以抵抗住引力。
中子星有多緻密?
一顆中子星的緻密程度是超乎一般人想象的。我們都知道,原子是由原子核和電子構成的。而原子核實際上是非常非常小的,如果把原子看成足球場那麼大,那原子核大概只有一隻螞蟻那麼大,而電子比原子核還要小,也就是說原子是幾乎空心的,原子的空間是可以被壓縮的。
而中子星說白了,就是擠壓掉了這些空間,讓中子拍排列,所以密度極其大。大概一勺子那麼多的中子星物質就會有10億噸左右。所以,這也導致了中子星都比較小,半徑大概在10~20公里之間。
一個足球那麼大中子星撞到地球上
照理說,如果地球遭遇了中子星是一定沒有好下場的,所以很多人可能一個足球那麼大的中子星來到地球后,會是下面這樣。
但是一個足球那麼大的中子星其實是不存在的,為什麼呢?
我們要思考一個問題,中子星其實是一箇中子簡併壓和引力處於動態平衡的天體,也就是說,要形成中子星首先要引力足夠大。
但是一個足球那麼大的中子星物質其實是不可能像中子星那樣聚合在一起,而是因為引力不夠大,最後散開。
因此,假設我們的科技足夠發達,當從中子星中取出一個足球大的中子星物質後,它們就很快地散落,並且15分鐘左右就會減半,這是因為自由的中子的半衰期大概也只有15分鐘左右。所以,也就不可能撞到地球上,把地球摧毀了。