致密天体:白矮星、中子星与黑洞
中子星
把一颗比太阳更重的恒星里的所有东西,统统压垮,直到一个城市大小的球装下比太阳本身还多的物质。这就是中子星:一个直径只有约二十公里的天体——小到能塞进一座城市里——却致密到,一块方糖大小的它就重得抵得上全人类加在一起。它是宇宙中仅次于黑洞的最极端天体,诞生于一颗大质量恒星的剧烈死亡。
当一颗重恒星耗尽燃料,它的核心会在不到一秒内塌缩。坠落的物质被压得如此之狠,以致电子和质子合并成中子,一股中微子的洪流则把恒星外层炸飞,形成一场核心坍缩超新星。剩下的是一个几乎纯由中子构成的球,被压到原子核的密度,靠中子简并压力抵抗引力撑住。这些数字违反直觉:表面引力约为地球的一千亿倍,外壳比钢坚硬数百万倍,而许多中子星每秒自转许多圈。
中子星不只是奇景——它们是大自然最极端的物理实验室。它们的引力、磁性、密度和自转全都超出我们在地球上所能造出的任何东西,让我们得以在物理被绷得最紧之处检验它。我们以脉冲星的形式看见它们,在它们从伴星身上拉走气体时看见它们成为明亮的X射线源,而最壮观的,是当两颗中子星彼此盘旋并合时——锻造出金与铂,并撼动时空的结构。一个常见的误解是以为它们通体都是「中子汤」;实际上它们有一层稀薄的大气、一层固态外壳,以及一个奇异而仍有争议的核心。
一整座珠穆朗玛峰那么多的中子星物质,能装进一茶匙里。换个说法,全人类被压到中子星的密度,会缩成一个比方糖还小的立方体——而那个立方体却重达数亿吨。
一茶匙中子星物质比一座山还重——密度超乎直觉。
中子星并非真的是一个巨大的原子核,也不是均匀的「中子物质」。它是分层的,外有由原子核和电子构成的外壳,覆盖着富含中子的内部,而其最深处的核心或许藏着更奇异的物质。
又称
另见