2012年6月24日 星期日

中子星

中子星,是恆星演化到末期,經由引力坍縮發生超新星爆炸之後,可能成為的少數終點之一。恆星在核心的氫、氦、碳等元素於核聚變反應中耗盡,當它們最終轉變成鐵元素時便無法從核聚變中獲得能量。失去熱輻射壓力支撐的外圍物質受重力牽引會急速向核心墜落,有可能導致外殼的動能轉化為熱能向外爆發產生超新星爆炸,或者根據恆星質量的不同,恆星的內部區域被壓縮成白矮星中子星以至黑洞白矮星被壓縮成中子星的過程中恆星遭受劇烈的壓縮使其組成物質中的電子併入質子轉化成中子,直徑大約只有十餘公里,但上頭一立方厘米的物質便可重達十億噸,且旋轉速度極快,而由於其磁軸和自轉軸並不重合,磁場旋轉時所產生的無線電波等各種輻射可能會以一明一滅的方式傳到地球,有如人眨眼,故又稱作脈衝星
一顆典型的中子星質量介於太陽質量的1.35到2.1倍,半徑則在10至20公里之間(質量越大半徑收縮得越小),也就是太陽半徑的30,000至70,000分之一。因此,中子星的密度在每立方公分8×1013克至2×1015克間,此密度大約是原子核的密度[1]。 緻密恆星的質量低於1.44倍太陽質量,則可能是白矮星,但質量大於奧本海默-沃爾可夫極限(3.2倍太陽質量)的恆星會繼續發生引力坍縮,則無可避免的將產生黑洞
由於中子星保留了母恆星大部分的角動量,但半徑只是母恆星極微小的量,轉動慣量的減少導致了轉速迅速的增加,產生非常高的自轉速率,周期從毫秒脈衝星的700分之一秒到30秒都有。中子星的高密度也使它有強大的表面重力,強度是地球的 2×1011 到 3×1012 倍。逃逸速度是將物體由重力場移動至無窮遠的距離所需要的速度,是測量重力的一項指標。一顆中子星的逃逸速度大約在10,000至150,000公里/秒之間,也就是可以達到光速的一半。換言之,物體落至中子星表面的速度也將達到150,000公里/秒。更具體的說明,如果一個普通體重(70公斤)的人遇到了中子星,他撞擊到中子星表面的能量將相當於二億噸核爆的威力(四倍於全球最巨大的核彈大沙皇的威力)。

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