宇宙怪杰:调皮的中子星,宇宙世界中的坏小孩

  • 小编 发布于 2019-11-27 07:51:18
  • 栏目:科技
  • 来源:科学书屋
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宇宙中许多引人入胜的现象都超越了太阳系的限制。太阳系和星系的基本构件可能是恒星、行星和尘埃但通过望远镜,我们发现,整个宇宙需要成百上千的奇怪而又令人惊异的成分去填充。首个被发现的奇异事物可以简单地确定为来自外星球的信号。这个发现要回溯到早期的射电天文学。

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1967年,剑桥大学的一个研究人员约瑟琳·贝尔(JocelynBell)在射电望远镜中收到一个有规律的脉冲信号。在排除当地干扰的可能性后这个信号逐渐被确定来自于恒星。这种不断重复的脉冲被给予了一个代号—LGM-1,在这里,LGM代表着“小绿人”((littlegreenmen),在当时这是用来描述外星人常用词汇。这个信号的发现者之后宣称,这个名字只是一个玩笑,但难以置信的是,贝尔和她的导师安东尼·休伊什(AnthonyHewish)一直认为,他们跟踪到了来自外星生命形态的一条信息。

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这种脉冲每1.3秒钟出现一次就像是在听一个宇宙钟表的嘀答声一样。除了发射机之外,还有什么能发出这种机械性的有规律的声音呢?他们把相同区域的光学扫描与无线电信号进行比较,在经过漫长的研究之后,他们确定,信号来源为一个后来被称为脉冲星的特殊恒星。自LGM-1被发现以来,许多其他的脉冲星也陆续被发现,我们对它们的了解也几乎可以肯定是正确的。一个脉冲星会发射出强大的光束,光束的频率与无线电频率相同。

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这种光束是从脉冲星的磁北极和磁南极射出来的,但因为脉冲星本身也是高速自转的,因此这些光束就像灯塔中的光一样,四处扫射LGM-1脉冲星大约每2。5秒自转一周(因为这里有两束光,因此脉冲的频率是它的一半)对于这种大小的恒星来说,这个速度可谓是快得惊人。随着更多的脉冲星的发现,人们意识到,LGM-1脉冲星根本不是旋转最快的恒星,有些脉冲星自转一周仅需要1/1000秒。

如此快的旋转速度要归因于形成脉冲星的恒星天性—它们都是中子星。(并不是所有中子星都是脉冲星,但所有脉冲星都是中子星。)中子星就是已经坍塌的恒星,它们形成于超新星期间,强烈的星球爆炸把恒星的外层冲击到了太空中,只剩下了中子—通常只能在原子核中与质子共存的粒子。因为不存在带电质子的斥力,因此这些中子都坍塌成了一个高密度的物质。如果一个中子星达到了一个葡萄粒的大小,它的重量就可以达到1亿吨。

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如果它生成于一个太阳大小的恒星,那么它最终形成的规模要接近于曼哈顿岛的大小当这些物质不断压缩时,恒星起初的自旋就会在很大程度上被放大。正如太阳系的形成那样,自转吸引力一角动量仍然会处于一个恒定的水平,就像一位滑冰运动员在旋转时把手臂缩进去一样。这种压缩的结果就是旋转的速度增加了,而且因为中子星受到巨大重量的压缩,它们的自转速度将达到极快的程度。

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如果你能够接近一个中子星,那种经历可算不上舒服。至今为止探测到的最近的中子星可能是脉冲星J108-1431,它距离地球约有326光年,也可能是最近在小熊座发现的被称为卡尔维拉(Calvera)的恒星它距离地球只有250光年,当然,这也是一段非常远的距离。虽然如此,如果我们能够发明出某种技术,克服这种远距离的障碍,你就会发现,中子星系并不是那么友好的近邻。

首先,它们非常热。太阳的表面温度大约达到了5500℃(内部温度更高,但外部温度是我们能够直接体验的)。作为恒星的坍塌核心,中子星的表面温度要达到1000,000C。同时,因为与普通恒星相比,你可以更加靠近中子星,因为它的体积并不大,但它所产生的引潮力则要比平常大得多。记住,月球的引力比想象中的要大,原因就在于,与地球中心相比,你可以更靠近月球的中心。是具有巨大区别的。结果就是,宇宙飞船较近端会因受到拉力的作用而与较远端分离,最终,它就会被拉伸成一个长长的薄片从而被天文学家形象地比喻成为“意大利面条”。

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当然你也会经历同样的过程,也会被拉伸成粉红色的意大利面条。中子星简直就是宇宙世界中的坏小孩,但与另一个太空怪杰——黑洞相比,它们看起来就要“羞涩”的多了。先不考虑黑洞的物理特性,中子星和它的这位表亲之间还存在一个重大的不同点。我们知道中子星是确实存在的,我们同时也认为黑洞也应该是存在的但我们所拥有的强有力的证据都是间接获得的。黑洞已经变成了太空神话和虚幻太空旅行的一部分。

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在电影中,它们通常被描述成为太空中拥有不可抗拒的拉力的黑球,就像真空吸尘器那样把周围的所有物体都吸进去。好莱坞会告诉你,如果你靠近一个黑洞,无论你如何挣扎,最终都会被吸进去。现实(假设黑洞存在)却是截然不同黑洞是脱离理论,特别是爱因斯坦的广义相对论的概念。事实上,这种观点的某个版本很早之前就开始出现了。回溯到18世纪,英国天文学家约翰·米歇尔(JohnMichell)就开始思考,如果某个恒星的质量足够大,它的逃逸速度要远快于光速时,会发生什么。

我们都知道,如果你在空间中抛起某种物体,它就会再次落下来。“升起来的还是会落下来”是基本的大众科学,但是如果你以足够大的速度抛起某种物体(确切地讲,应该说如果超人能够做到这一点,因为我们都认为超人拥有超自然的力量),那么它就会逃出地球引力的拉力影响,并且永远不会再回来,这也就意味着,它的抛出速度至少要达到每秒11.2千米。你经常会发现,人们会因此认为火箭需要达到这个速度才能离开地球的大气层,但事实并非如此。

当火箭被推向空中时,它是利用发动机的力量来克服地球引力。即使它的速度很慢,它仍然能够到达太空。逃逸速度只是对抛掷球这样的物体来说的,这种物体会得到一个很大的推动力,但它在滑行的时候只受到了重力的作用。

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