中子星是大質量恆星在壽命到頭後由自身重力坍縮所形成的一種天體,是恆星的一種命運結局。
天文學家經過計算,得知恆星要變成中子星,質量至少要大於太陽8倍以上。宇宙中萬物包括宇宙都是有壽命的。比如宇宙,它已經137億歲了,預計還有1400億年的壽命。太陽的壽命是100億歲,現已經“陽”到中年,還能活50億歲。地球的年齡46億歲了,它餘生還有幾十億年。地球的壽命取決於太陽,太陽壽終正寢,地球(包括太陽系內的其他天體)也將走向生命終點。
太陽既然是一顆恆星,那就逃脫不了宇宙中恆星的命運走向終點的規律。恆星的最終命運、也就是說它們最終變成什麼取決於它們的質量大小。質量小的恆星,它們的溫度較低,發出的光和熱也有限,被統稱為紅矮星,紅矮星是宇宙中存在最多的一類恆星,它們的壽命較長,普遍可達幾百億年至上千億年。若干年後,紅矮星隨著能量耗盡而逐漸的變冷變暗,最終死亡,變成一顆死星。
質量中等的恆星,它們的壽命比紅矮星短,約幾十億年至上百億年。到生命的晚期時,內部的熱量散盡,它們就會慢慢變暗,逐漸膨脹,變成一顆很大的紅巨星,不再發光發熱。然後,紅巨星在自身壓力下形成坍塌,其外層物質被拋向宇宙空間,形成星雲,中心部分則遺留下一個滾燙的、緻密的天體,這就是白矮星、褐矮星。太陽就屬於中等質量的恆星,50億年後,它就會變成一顆白矮星,
紅矮星和白矮星、褐矮星很多,銀河系的中心位置全是密密麻麻的紅矮星和白矮星,像太陽這樣的比較年輕的主序星則都集中在銀河系的外圍——四條主次旋臂上。銀河系是一個棒旋結構的星系群,從地球上看,它像一條白色的帶子,外形像一條河,實際上,銀河系是一箇中間鼓起、邊緣薄的圓盤狀的天體系統,像兩頂扣在一起的草帽。那乳白色的區域,實際上都是密密麻麻的數不勝數恆星、行星等天體。
較大質量的恆星,它們的能量耗盡後,其核心不斷收縮,中心溫度不斷升高,不僅氫氦發生聚變,由於溫度極高,碳和氧也發生聚變,甚至其內部的重元素也參與聚變,最終膨脹為超巨星。當其核心變成超重金屬核後,就停止了聚變和裂變,這時它們就失去了平衡其內部引力不斷收縮的能量,中心部位會因重力崩塌而引起超新星爆炸,爆炸過後,其中心就形成了中子星。你可以理解為,中子星就是大質量恆星死亡後剩餘下來的殘骸。
中子星是大質量恆星在生命晚期由於自身引力坍塌收縮所形成的一種密度極高的特殊天體。它最大的特點就是體積不大但質量極大。一般情況下,中子星的直徑在10千米——20千米之間,但其重量高達2萬億億億噸以上,密度可達到令人恐怖的每立方厘米幾億至幾十億噸,是水的100萬億倍以上!這是個非常可怕的數字。地球上密度最大的物質是金屬鋨,但其密度不過才22.59克/cm³,而與鋨體積相同的那麼大一點中子星,重量竟然達到了匪夷所思的幾億噸之巨,這讓我們的思維很難想象。
假如把地球壓縮成中子星,其直徑只有22米大小,把太陽壓縮成中子星,太陽的直徑也變成了8公里。要知道現在的太陽的直徑接近140萬公里!把1cm³的中子星扔到地球上,重量抵得上幾萬艘航空母艦,要用幾萬列火車才能拉得動它。如果把手指頭那麼大一點的中子星放在人身上,人立刻被壓成肉片。
中子星是宇宙中除黑洞外的最恐怖的天體,它的密度僅次於黑洞,天文學家戲稱它是黑洞的“兒子”。那麼黑洞是如何形成的呢?黑洞其實就是恆星的另一種結局——超大質量的恆星的生命終結後所形成的,由於其核心引力巨大,質子和電子聚變成中子,但中子間的排斥力也無法阻止其收縮無限制地進行下去,所以它無法變成中子星,中子本身在超高壓力下被擠碎為粉末,保留下來的物質的密度大到無法想象,如此大的質量產生了無窮大的引力,任何物質靠近,都將被它吞沒,包括光、時間、空間。光靠近黑洞,瞬間被吞噬,時空被扭曲,時間和空間都不復存在。黑洞的定義就是——體積無限小、重量無限大!
除了密度極大之外,中子星的另一個恐怖之處是溫度極高,其表面溫度高達1000萬℃,而太陽的表面溫度不過才6000攝氏度罷了。假如把一個人扔到中子星上,會在幾萬分之一秒的時間內消失,恐怕連一縷青煙也不會留下。就算他能抵擋住一千萬度的高溫,那麼中子星的超大的重力,也會將他瞬間壓成一張紙。資料證明,一個體重70公斤的人站在中子星上,那麼他所承受的重力相當於1000個金字塔壓在他的身上,後果怎麼樣?滋味如何?自己品味。就連光靠近中子星,也會被它強大的引力扭曲,沿著拋物線的軌跡運動,這時候的光,絕對不再是直線運動了。
另外,中子星的轉速非常快,每秒自轉幾百圈,最快的中子星,每秒能自轉2000圈。經過計算,科學家得知中子星的自轉速度為每秒20萬公里,接近光速。這也是宇宙中僅次於光速的第二速度。要知道,太陽的自轉速度每秒才2公里,地球的自轉速度每秒才465米,木星是太陽系中自轉最快的行星,也不過才每秒14公里。而中子星的自轉速度竟然達到了令人恐怖的每秒20萬公里,這得有多快啊!
最後,中子星還有一點非常奇特,那就是它非常圓,能圓到什麼程度呢?它表面上最高的“高山”都在1毫米以下,中子星是宇宙中最完美的球體,沒有之一。要知道宇宙中的星球其實都不是純圓的,多少都扁點,大部分都是橢圓形,比如地球、火星都是這樣,太陽也不是標準的圓球。太陽系中最圓的就是金星,不過它也是一個橢圓形球體。這是什麼原因呢?主要還是星球高速自轉的離心力所造成的。但中子星由於自身重量極大,質量緻密到令人恐怖,在自身強大的自重引力下,表面都緊緊地向中心聚攏,即便有一點凸起,也會被其重力“吸平”。在可觀測宇宙中,科學家推算有2000萬億億顆恆星,這些恆星將來都會壽命終結,它們的結局就是以上所講的幾種。但變成紅矮星和白矮星的居多,變成中子星、脈衝星的少,變成黑洞的就更不多了。
總之,宇宙中有數不清的奧秘,人類所瞭解的只是九牛一毛,還有太多的現象等著人類去揭秘。有些奧秘超乎我們的大腦想象,讓我們感到匪夷所思,不可思議,但它們的確是這樣,比如中子星就是,如此高的溫度、轉速和密度,令人感到可怕。