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超新星爆炸后恒星会呈现出的极限状态

迄今为止还没有发现宇宙中有什么力量或者方式能够制造元素,宇宙中所有的元素都来自于大恒星的死亡,当我们披金戴银的时候,一定要记住,至少有一颗比太阳大8倍的恒星,为了它而粉身碎骨。

宇宙中不管在哪儿发现了金或银,一定能够追溯到恒星爆炸的某一时刻,超新星虽然粉碎了整个恒星,但是这个恒星还会留下一个直径很小的高度压缩的物质核,这个也是恒星的尸体。

超新星爆炸后恒星会呈现出的极限状态

不爆炸的小恒星尸体

但是和那些不爆炸的小恒星的尸体比起来,小恒星尸体的状态就大为不同了:

首先不爆炸的小恒星尸体(白矮星)体积也就像地球这么大,宇宙中所有不爆炸的小恒星尸体都是这么大或者比这更小,这是经过严格的数学计算和相当数量的观测所验证的,这是因为这个高度压缩的物质球只能控制在这个尺寸以内,否则就会继续的坍缩,引力将使得这种状态的物质结构不能支撑比这更大的质量,发现这个原理的科学家叫做——钱德拉赛卡,为此他获得了诺贝尔奖。

超新星爆炸后恒星会呈现出的极限状态

钱德拉赛卡的具体解释是如果设想原子核如核桃那么大,那么一般情况下,原子核和原子核之间的距离就是10公里,这个距离是由电子的压力造成的,电子在被原子核束缚的状态中也会产生一种压力,这种压力会形成一个空间,排斥其他的原子,所以在地球上看到的任何一种物质的密度基本都是这个密度,尽管棉花可能比钢铁轻,但是它们的密度在基本性质上是一样的。

因为在这些物质中原子核相距得很远,而小恒星的尸体白矮星巨大的质量压碎了电子靠压力组成的空间,本来10公里的广大领域中只有两个电子,而现在则被大量的电子填满了,物质由于原子核的贴近而坍缩得非常小,不过这时原子核还远远的没有相互挨在一起,它们还如同其他气体中的分子那样自由地游荡。但密集的电子气已经终止了这个天体的继续坍缩,如果说原来恒星对坍缩的抵抗力是温度,是核能的热量,那么在白矮星里温度已经不足以抵抗坍缩了,如果仅仅依赖白矮星残存的几千万度的热量就无法阻止这个天体继续塌缩下去。

在宇宙中小恒星尸体的保存,它的尺寸和形态是靠电子气来维持的,这种电子气也可以被称之为——静电,也就是说静电在白矮星这个相当于50万个地球质量的物质结构上抵抗了引力所导致的进一步的坍缩,所以我们不能小看静电的能量。

超新星爆炸后恒星会呈现出的极限状态

超新星爆炸后的尸体和白矮星是完全不同的

首先是体积,大恒星尸体的直径只有小恒星尸体直径的1‰,质量的密度却大很多,由于大恒星的崩塌,对它的核心产生的压力比小恒星要大得多,所以电子的静电能已经无法支撑白矮星的尺度了,坍缩不仅把电子压缩得更紧而且更是最终把电子压入了质子,压入了原子核中带正电的核,负电的电子进入了带正电的质子里面,就使得它们的电性抵消了变成了中子,中子没有电性、没有排斥、宇宙为物质设置的所有距离都不存在了,物质真正相互碰在了一起,这时我们才能领略到物质的体积和质量的关系,如果把物质真正地没有空隙地填满,就是大恒星的尸体,它被叫做——中子星。

超新星爆炸后恒星会呈现出的极限状态

图解:中子星

中子星的密度在不同的部位各有不同,在中子星的表面假如能取得一块方糖那么大的物质,那么方糖的物质大约是40万吨重,而在大约10公里左右的深处探取同样大小的物质,那可就是10亿吨重了,白矮星的表面温度有1万度,太阳表面的温度有6000度,而中子星的表面温度却有1000万度。

虽然中子星的半径只有15公里,中子星究竟是长什么样子呢?里面的物质到底会发生什么事情呢?

这些全靠人们去推测,因为白矮星只能支撑地球的体积和一个半太阳的质量,那么再大的质量的坍缩就只能是原子核相互堆积了,中子星就是一个纯粹的大原子核,中子星给我们演示了原子核堆积的物质形态可能是什么样子,依据现有的量子力学和相对论可以把中子星探测得十分精确,根据计算在中子星这样高密度的物质球上,引力已经大的不得了了,它的表面将非常的光滑,最大的起伏不会超过几厘米,因为强大的引力消除了物质的所有不规则性,光,宇宙中这种速‘度最快的能量在中子星上也遇到了阻力,在中子星上射出的光都是弯的,如果在中子星上使用手电那么光束将会很奇怪的在空中形成一条抛物线。

超新星爆炸后恒星会呈现出的极限状态

图解:引力使得光线弯曲

由于可以精确计算出转速的变化,脉冲星的年龄是很容易统计的

虽然光在中子星的表面磕磕绊绊,但是它的电子在两极得到了极大的推力,由于在物质被压缩的同时,磁场也被压缩,于是在中子星极小的体表上面积蓄着超强的磁场,这个磁场激荡着带电粒子,使它释放出极强的辐射,这些辐射最终在两极被加强,达到了足以挣脱引力的程度,于是高能电子就冲出了中子星,在宇宙中形成了穿透力极大的电子束。

由于中子星的转速非常快,所以这些电子束也是跟着旋转的,中子星的自转轴和电磁辐射极并不一定吻合,所以它的电子束就会不断地、有规律地变换着位置,如果它们在一瞬间正好对着地球,就有可能被人类接收到,其表现方式是随着旋转产生节奏,人们也称之为——脉冲星。

超新星爆炸后恒星会呈现出的极限状态

图解:脉冲星

这些脉冲星的脉冲节奏会随着中子星逐渐地失去旋转的动力而变慢,一个刚刚形成的中子星的转速能够达到1000转/秒,而经过1000年之后可能就只有30转了,由于可以精确计算出转速的变化,脉冲星的年龄是很容易统计的,大恒星的尸体都会形成统一的规格,这些原子和磁路发射基将以旋转速度来显示自身的状态,人们可以用它的电子束来给地球和宇航员定位,在我们发射的宇宙飞行器中就带有地球人的信息,那里面用来为地球标定位置的坐标,就是死亡的大恒星——脉冲星。

科学家们总要不断地提问,大恒星爆炸留下中子星,得到了验证后,人们又在想,如果更大的恒星有更大的力量继续在中子星的状态上坍缩,宇宙的物质最终会出现什么样子的极限呢?

超新星爆炸后恒星会呈现出的极限状态

图解:脉冲星

宇宙物质的极限状态

那就应该是连原子核都被粉碎了,再比原子核相互挨的更紧凑的物体上,引力还是会存在,而且一定大到把一切都封闭到里面的程度,也就是说这个物体在视觉意义上就消失了,因为光已经不可能挣脱出来了,当光都无法逃逸出来的时候,人们就可以认为物质和时空都同时被化为了无形,在一个没有时间空间和物质外形的物体上,在一个拥有极大的引力能够吞噬一切而自己从不向外释放一点物质的物体上,人们得到的结论就是物质的死去,天文学术语称之为——黑洞。

人们现在只能间接的证实黑洞的存在,而相对论和量子力学都能解释黑洞现象,但是它们的解释都只能承认黑洞这种物质的极端状态是可以发生的,却不能说明黑洞内部的情况,因为人类所有的理论都止于黑洞的边缘,人类的理论都是描述物质的状态,而黑洞首先消灭的就是物质甚至还有时空,在既没有物质又没有时空的地方,人类的确无能为力,于是有人把黑洞当成是宇宙的尽头或者是时空转换的场所,总之对于物质的这个死穴,人类正充满激动和惶惑地观察着。

超新星爆炸后恒星会呈现出的极限状态

图解:中子星

黄姤结语· 黑洞虽然引力其大,却有一个可以很近地接近它们的安全区

成为黑洞,物质似乎就走向了不可逆的过程,但有人认为有黑洞就会有白洞,有进也应该有出,不过在解决这些更神奇的问题之前,人们对黑洞的认识可以增加一些功利性,因为在宇宙中一些黑洞可以成为最好的能源,它的使用效率也许会超过核能。

黑洞虽然引力其大,却有一个可以很近的接近它们的安全区,因为黑洞的引力只有在进入它视界的边缘之后才变得可怕,也就是说在一个质量为10个太阳左右的黑洞的周围,我们的飞行器可以飞到离它只有10万公里的地方,当然必须保持这个距离,因为一旦越过这个称为“视界的距离”,也就是能看得到的边界,如果我们一旦超过了这个安全的距离,一切物质都将被撕扯粉碎。

超新星爆炸后恒星会呈现出的极限状态

图解:白洞

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