第145章 静思(1/2)
在一个人闭关期间,张晓辰认识到在大质量恒星演化到晚期,内部不能产生新的能量,巨大的引力将整个星体迅速向中心坍缩,将中心物质都压成中子状态,形成中子星,而外层下坍的物质遇到这坚硬的“中子核”反弹引起爆炸。这就成为超新星爆发,质量更大时,中心更可形成黑洞。在超新星爆发的过程中所释放的能量,需要我们的太阳燃烧900亿年才能与之相当。
超新星研究有着关乎人类自身命运的深层意义。如果一颗超新星爆发的位置非常接近地球,即使到目前国际天文学界普遍认为此距离在100光年以内,它就能够对地球的生物圈产生明显的影响,这样的超新星被称为近地超新星。有研究认为,在地球历史上的奥陶纪大灭绝,就是一颗近地超新星引起的,这次灭绝导致当时地球近60%的海洋生物消失。
脉冲星,是恒星在超新星阶段爆发后的产物。超新星爆发之后,就只剩下了一个“核”,仅有几十公里大小,它的旋转速度很快,有的甚至可以达到每秒714圈。在旋转过程中,它的磁场会使它形成强烈的电波向外界辐射,脉冲星就像是宇宙中的灯塔,源源不断地向外界发射电磁波,这种电磁波是间歇性的,而且有着很强的规律性。
正是由于其强烈的规律性,脉冲星被认为是宇宙中最精确的时钟。
张晓辰清楚脉冲星靠消耗自转能而弥补辐射出去的能量,因而自转会逐渐放慢。
但是这种变慢非常缓慢,以致于信号周期的精确度能够超过原子钟。而从脉冲星的周期就可以推测出其年龄的大小,周期越短的脉冲星越年轻。脉冲星的特征除高速自转外,还具有极强的磁场,电子从磁极射出,辐射具有很强的方向性。
由于脉冲星的自转轴和它的磁轴不重合,在自转中,当辐射向着观测者时,观测者就接收到了脉冲。脉冲星就是快速自转的中子星。
中子星,是超大质量恒星爆炸形成超新星时残留的内核,它是密度非常高的天体,相当于将太阳的质量装入一个直径仅有20千米的球体内。
中子星能够每秒旋转数百次,由于超强的引力作用和旋转速度,中子星可在时空中形成较大的“涟漪”,但如果其表面包含隆起或其他瑕疵,时空中出现的“涟漪”将出现不均匀性。中子星的表面被认为是由富含中子微粒的结晶层,是一种固体坚硬的外层。中子星表面的原子排列地比钢铁更加紧密,其强度是钢铁断点的100亿倍。
坚硬的表面意味着中子星能够支撑大量的表面隆起地形——“山脉”,可能在中子星表面能够支撑一些10厘米高的地形隆起,延伸至几公里之外。研究认为黄金和其他重金属元素可能来自于中子星碰撞的大爆炸。
其次就是夸克星,是一种假设的星体。恒星爆发之后会留下遗骸,一颗中子星或者一个黑洞。但如果这个遗骸比上质量太小无法成为黑洞,比下质量太大无法形成中子星,则形成夸克星。虽然还没有被观测到,但天文学家们相信它们应该是存在的。夸克星其实是由奇异夸克物质所组成的,所以它们还被称为奇异星。
接着是黑洞,一种特别致密的暗天体。大质量恒星在其演化末期发生塌缩,其物质特别致密,它有一个称为“视界”的封闭边界,黑洞中隐匿着巨大的引力场,因引力场特别强以至于包括光子(即组成光的微粒,速度c=3*10^8ms)在内的任何物质只能进去而无法逃脱。
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。
黑洞的最特别之处在于它的“隐身术”,原因是弯曲的空间。光是沿直线传播的。根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。形象地理解,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
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