中子星“游记”

恒星中的“二力平衡”
由牛顿的万有引力定律可知,凡是具有质量的物质都会产生引力,引力的大小与质量成正比,即质量越大产生的引力也越大。引力的特点是以物质的质心为中心来计算的,所以恒星虽然拥有巨大的体积,但它的引力还是以质心为原点的。星体内部的物质所受的引力指向星体核心,需要星体物质自身产生较高的压强,净压强沿着星体半径的方向朝外才能抵消引力,最终通过受力平衡来形成稳定的星体。

一般来说,星体物质的压强越大,温度也越高,所以恒星内部核心处会有非常高的温度,足以达到产生核反应的条件,持续释放能量来抵消引力引起的内缩。
其实不只是恒星,任何天体或者是具有质量的物质,都会产生同样的现象。
致密星——恒星的生命尽头
白矮星、中子星、黑洞是恒星演化的3种结局,它们都属于致密星。
知识链接 太阳质量
太阳质量是用于测量恒星或如星系类大型天体的质量单位。它的大小等于太阳的总质量,大约1.989X1030千克(一般取2X1030千克),为地球质量的33万倍。虽然太阳的质量和体积远大于地球,但放在宇宙中,它的亮度、大小、质量都非常普通,因此人们一般采用我们熟悉的太阳质量作为单位,来衡量其他观测到的恒星的质量。

而恒星演化为何种致密星主要取决于它自身的质量。一般来说,质量在1~8倍太阳质量的小质量恒星,最终会演化成白矮星,例如太阳。而大质量的恒星可能演化成中子星,更大质量的恒星则可能坍缩成黑洞。
中子星的诞生
在质量为太阳质量10 倍以上恒星的演化末期,如果其核心核反應太过剧烈,快速耗尽能量,恒星会被强大的引力压缩,星体物质的相互作用间距被进一步减小,并在非常短的时间内产生剧烈的爆炸,这就是“超新星爆发”。

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本文刊登于《知识就是力量》2023年4期
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