白矮星和中子星是恒星生命周期結(jié)束后的產(chǎn)物,雖說是恒星的墓碑,,卻并非一片死寂,,相反,它們擁有極為強(qiáng)大的引力,,會對周圍的天體產(chǎn)生拉扯,,對恒星進(jìn)行吸附,,構(gòu)成它們的物質(zhì)與地球上所見的一切物質(zhì)都不相同,那么這些有趣的天體是如何形成的呢,,上面的物質(zhì)又是什么樣子的呢,? 在元素周期表中有118種已知的元素,這些元素性質(zhì)各異,,但有一點卻是相同的,,那就是它們都以原子或分子的形式存在著。原子是由原子核與核外電子所構(gòu)成的,,而分子又是由原子所構(gòu)成的,。在地球上,我們可以通過增大壓力來使物質(zhì)進(jìn)行壓縮,,但如果想要壓碎原子,,那就不可能了。原子為什么無法被壓碎,,是什么支撐了原子的結(jié)構(gòu)呢,?從宏觀視角來看,物質(zhì)都是充實的,,比如在我們看來,,一個鐵塊是毫無縫隙的,但如果我們將其放在顯微鏡下就會發(fā)現(xiàn),,構(gòu)成鐵塊的金屬原子之間存在著極大的空隙,,可以說空隙所占的面積比原子所占的面積還要大。 既然空隙如此大,,原子是如何保持自身結(jié)構(gòu)不被壓碎的呢,?是由于電磁作用力,因為電磁作用力為原子提供了一種斥力,, 所以無論我們?nèi)绾螌ξ镔|(zhì)施加壓力,只會使得原子排布更加緊密,,而原子本身的結(jié)構(gòu)卻不會發(fā)生絲毫改變,。比如在木星的內(nèi)部,由于強(qiáng)大的壓力,,氫氣變?yōu)榱艘簯B(tài),,構(gòu)成了一片氫的海洋,而海洋之下,,由于壓力更大,,氫則變?yōu)榱斯虘B(tài),呈現(xiàn)出金屬的特性。然而氫氣也好,,金屬 在恒星生命的末期,恒星外部結(jié)構(gòu)會急劇膨脹,,并最終消散在太空之中,,而內(nèi)部則會在引力的作用下坍縮,最終變得極為致密,。 此時壓力之大并非地球和木星這樣的行星所能夠比擬,,由電磁作用力支撐的原子結(jié)構(gòu)崩塌了,電子不再整齊地排布在軌道之上,,而是成為了游離的自由電子,不過好在這些自由電子最終頂住了壓力,,保住了原子核的完整性,。 電子是靠什么頂住壓力的呢?根據(jù)瑞士裔奧地利物理學(xué)家泡利所提出的泡利不相容原理,,相同粒子會相互排斥,,從而無法擠在一起,這似乎很像我們通常所說的同性相斥,,電子與電子之間的這種斥力就被稱之為“電子簡并壓”,,正是電子簡并壓使破碎的原子得以維持一種穩(wěn)定的狀態(tài),而這種狀態(tài)的物質(zhì)就被稱之為電子簡并態(tài)物質(zhì),,白矮星就是由這種物質(zhì)所構(gòu)成的,。 白矮星作為一種極為致密的天體,其物質(zhì)密度可以達(dá)到每立方厘米10噸左右,,周圍的物質(zhì)會因白矮星強(qiáng)大的引力而被吸附,,與此同時,白矮星的質(zhì)量也會隨之增加,。 隨著白矮星質(zhì)量的增加,,壓力進(jìn)一步增大,當(dāng)白矮星質(zhì)量達(dá)到太陽質(zhì)量的1.44倍時,,電子簡并壓也無法再與引力壓力相抗衡,,原子核被壓碎了。游離的電子進(jìn)入到原子核之中,與質(zhì)子結(jié)合形成中子,,好在中子之間也存在著相互的斥力,,憑借著這種斥力,物質(zhì)結(jié)構(gòu)終于穩(wěn)定住了,,而這種物質(zhì)就被稱之為中子簡并態(tài)物質(zhì),,而由這種物質(zhì)所構(gòu)成的天體就被我們稱之為中子星,所以我們也將這種物質(zhì)通俗的稱謂中子星物質(zhì),。由中子星物質(zhì)所構(gòu)成的中子星比白矮星更加致密,,其物質(zhì)密度可以達(dá)到每立方厘米10億噸。 所以中子星通常很小,,半徑只有二三十公里,,可質(zhì)量卻在太陽質(zhì)量的1.44倍以上。 當(dāng)然,,也并非所有的中子星都是由白矮星通過吸收物質(zhì)演變而來的,,一般認(rèn)為質(zhì)量在太陽質(zhì)量8倍以上,,30倍以下的恒星,,會在燃料耗盡之后通過超新星爆發(fā)直接生成為中子星。而質(zhì)量更大的恒星,,由于引力壓力過于龐大,,就連中子之間的相互斥力也無法與之抗衡,所以物質(zhì)會不斷坍縮下去,,最終形成一個密度無限大,、體積無限小的點,也就是我們所說的奇點,,而在奇點周圍會形成一個擁有無限空間曲率的范圍,,這就是宇宙間最神秘的天體,黑洞,。 無論是白矮星,、中子星還是黑洞,人類都已經(jīng)證實了它們的存在,,現(xiàn)在,,我們不僅擁有黑洞的照片,更有數(shù)千顆記錄在案的中子星,,其中僅中國天眼建成之后新發(fā)現(xiàn)的中子星數(shù)量就達(dá)到了200顆以上,,這個數(shù)字還在不斷增加。
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