中子星（neutron star）是恒星演化到末期，經(jīng)由重力崩潰發(fā)生超新星爆炸之后，可能成為的少數(shù)終點(diǎn)之一，質(zhì)量沒有達(dá)到可以形成黑洞的恒星在壽命終結(jié)時塌縮形成的一種介于白矮星和黑洞之間的星體，其密度比地球上任何物質(zhì)密度大相當(dāng)多倍。 絕大多數(shù)

中子星實(shí)則是超新星爆發(fā)后的遺骸。質(zhì)量約為太陽8倍以上的超新星爆炸后，并不會完全消失，而留下這個致密的星體——中子星。由于這樣的超新星質(zhì)量極大，導(dǎo)致了可怕的內(nèi)部壓力，使得原子核外的電子，全都被壓縮進(jìn)了原子核內(nèi)部。而使得核內(nèi)正電荷的質(zhì)子與負(fù)電荷的電子中和成為中子，這樣的致密星體由只有中子的原子核組成，故而得名中子星。

這些都是恒星殘海它們的不同就在于原來恒星的質(zhì)量。 恒星都是質(zhì)量很大，會發(fā)光發(fā)熱的星體。它們放出能量是因?yàn)樵谶M(jìn)行劇烈的核反應(yīng)。也是由于這種“爆炸”使它們維持著較大的體積。而任何反應(yīng)都象燃燒一樣，總有把燃料燒盡的一天。核反應(yīng)也不例外。

同白矮星一樣，中子星是處于演化后期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成的。只不過能夠形成中子星的恒星，其質(zhì)量更大罷了。根據(jù)科學(xué)家的計(jì)算，當(dāng)老年恒星的質(zhì)量為太陽質(zhì)量的約8~2、30倍時，它就有可能最后變?yōu)橐活w中子星，而質(zhì)量小于8個太陽的恒星往往只能變化為一顆白矮星。

我們知道，物質(zhì)通常是由各種原子構(gòu)成的，而原子又是由原子核和繞其運(yùn)動的電子組成。原子核是非常致密的，由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子緊密結(jié)合而成。1932年，英國物理學(xué)家查德威克發(fā)現(xiàn)中子以后，前蘇聯(lián)物理學(xué)家朗道就大膽地預(yù)言了宇宙中可能存

中子星的特征有超高壓強(qiáng)，超高溫、超流、超導(dǎo)、超強(qiáng)磁場等性質(zhì)。一顆自轉(zhuǎn)著的中子星不僅發(fā)出無線電波，還發(fā)出所有類型的輻射，和可見光脈沖。它的結(jié)構(gòu)和地球類似，是分層的，最外一層是固體。它的表面溫度有1000萬℃，比太陽的表面溫度高1000倍。中子星輻射χ射線、γ射線和可見光。中子星有極強(qiáng)的磁場，它使中子星沿著磁極方向發(fā)射束狀無線電波。中子星自轉(zhuǎn)非常快，能達(dá)到每秒幾百轉(zhuǎn)。中子星的磁極與兩極通常不吻合，所以如果中子星的磁極恰好朝向地球，那么隨著自轉(zhuǎn)，中子星發(fā)出的射電波束就會像一座旋轉(zhuǎn)的燈塔那樣一次次掃過地球，形成射電脈沖。人們又稱這樣的天體為“脈沖星”。

中子星，又名波霎（注：脈沖星都是中子星，但中子星不一定是脈沖星，我們必須要收到它的脈沖才算是。）是恒星演化到末期，經(jīng)由重力崩潰發(fā)生超新星爆炸之后，可能成為的少數(shù)終點(diǎn)之一。恒星在核心的氫于核聚變反應(yīng)中耗盡，完全轉(zhuǎn)變成鐵時便無法從

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中子星是什么天體

子星是白矮星的衰變，它是一種密度很大的正物質(zhì)，但不是氣體，只有太陽一類的星云才是氣態(tài)的，而黑洞則是中子星衰變后的反物質(zhì)，能與正物質(zhì)發(fā)生湮滅反應(yīng)，比人類現(xiàn)在所掌的武器威力還要大1萬倍。

中子星是什么?

中子星是處于演化后期的恒星,它也是在老年恒星的中心形成的。只不過能夠形成中子星的恒星，其質(zhì)量更大罷了。根據(jù)科學(xué)家的計(jì)算，當(dāng)老年恒星的質(zhì)量大于十個太陽的質(zhì)量時，它就有可能最后變?yōu)橐活w中子星，而質(zhì)量小于十個太陽的恒星往往只能變化為一顆白矮星。

典型中子星的直徑為20公里，質(zhì)量約等于太陽的質(zhì)量。因此，它們的密度極高，約為水的10的14次方倍，大體相當(dāng)于原子核內(nèi)部的密度。在某種程度上，中子星可以認(rèn)為是由其自身引力吸在一起的巨核。在密度最大的中心處，物質(zhì)據(jù)信主要是超子和介子。在中介層則多為中子，而且可能處于“超流”狀態(tài)。盡管溫度可能達(dá)到百萬度的高溫，最外面的1000米還是固體的。外殼由各種原子核組成的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和簡并的自由電子氣所組成。外殼內(nèi)是一層主要由中子組成的流體，在這層中還有少量的質(zhì)子、電子和μ介子。

對于中子星內(nèi)部的密度高達(dá)10的16次方克/立方厘米的物態(tài)，目前有三種不同的看法：①超子流體；②固態(tài)的中子核心；③中子流體中的π介子凝聚。在極高密度下，當(dāng)重子核心彼此重疊得相當(dāng)緊密時(這種情形有可能出現(xiàn)于大質(zhì)量中子星的中心部分)，物質(zhì)的性質(zhì)如何，是一個完全沒有解決的問題。中子星的質(zhì)量下限約為0.1太陽質(zhì)量,上限在1.5～2太陽質(zhì)量之間。中子星半徑的典型值約為10公里。密度最低的固態(tài)表面是高密度的鐵。

中子星另一個重要特征是存在強(qiáng)度極高的磁場，超過10的12次方高斯，它使表層的鐵聚合成長長的鐵原子鏈：每個原子都被壓縮并沿磁場被拉長，而且首尾相接，形成從表面向外伸出的“須狀物”。在表面以下，由于壓力太高，單個原子不能存在。它使中子星沿著磁極方向發(fā)射束狀無線電波（射電波）。中子星自轉(zhuǎn)非常快，能達(dá)到每秒幾百轉(zhuǎn)。中子星的磁極與兩極通常不吻合，所以如果中子星的磁極恰好朝向地球，那么隨著自轉(zhuǎn)，中子星發(fā)出的射電波束就會象一座旋轉(zhuǎn)的燈塔那樣一次次掃過地球，形成射電脈沖。人們又稱這樣的天體為“脈沖星”。1967年發(fā)現(xiàn)了脈沖星，首次證明了中子星的存在。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)1620多顆脈沖星，普遍認(rèn)為它們就是旋轉(zhuǎn)的中子星。蟹狀星云脈沖星和船帆座脈沖星的脈沖周期極短，說明它們不可能是白矮星。據(jù)認(rèn)為，脈沖星是由于它們的旋轉(zhuǎn)和強(qiáng)磁場而產(chǎn)生的一種電動力學(xué)現(xiàn)象，就像發(fā)電機(jī)的情況一樣。另有證據(jù)表明，某些雙星X射線源也包含著中子星，它們似乎是由于壓縮從伴星吸積到它們表面上的物質(zhì)而發(fā)出X射線的。中子星據(jù)信是超新星爆發(fā)形成的，在該過程中，隨著核心密度增至10趵15次方/立方厘米，中子壓力便會頂住中心核的坍縮。若坍縮中心核的質(zhì)量超過太陽質(zhì)量的2倍，則不能形成中子星而可能變成黑洞。

中子星的外殼

中子星是一種比白矮星密度更大的恒星，主要是由中子以及少量的質(zhì)子、電子所組成的超密恒星。1932年發(fā)現(xiàn)中子后不久，朗道就提出可能存在由中子組成的致密星。1934年巴德和茲威基也分別提出了中子星的概念，而且指出中子星可能產(chǎn)生于超新星爆發(fā)。1967年英國射電天文學(xué)家休伊什和貝爾等發(fā)現(xiàn)了脈沖星。不久，就確認(rèn)脈沖星是快速自轉(zhuǎn)的、有強(qiáng)磁場的中子星。它的外層為固體外殼，厚約1千米，密度為100萬～1億噸／厘米3，主要是由各種原子核組成的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和自由電子氣。外殼內(nèi)是一層主要由中子組成的流體，其密度大約為1億～10億噸／厘米3，在這一層中還有少量的質(zhì)子、電子和μ介子。對于中子星中心部分的密度高達(dá)10億噸／厘米3以上的物態(tài)，目前還存在著三種不同的觀點(diǎn)：

（1）認(rèn)為是超子（一種質(zhì)量大于核子質(zhì)量的粒子）流體；

（2）是固態(tài)的中子核心；

（3）是中子流體中的π介子凝聚。子、電子和μ介子凝聚。

中子星不僅密度高達(dá)1億噸每立方厘米以上，而且它的磁場強(qiáng)度也高達(dá)1億特斯拉以上。中子星的體積很小，它的半徑的典型值約為10千米,質(zhì)量下限約為0．1太陽質(zhì)量，上限為1．5～2個太陽質(zhì)量.

中子星爆發(fā)之前的表面

中子星是由恒星演化而來的。在中子星里，壓力是如此之大，電子被壓縮到原子核中，同質(zhì)子中和為中子，使原子變得僅由中子組成。而整個中子星就是由這樣的原子核緊挨在一起形成的。可以這樣說，中子星就是一個巨大的原子核，中子星的密度就是原子核的密度。

在形成的過程方面，當(dāng)恒星外殼向外膨脹時，它的核受反作用力而收縮，核在巨大的壓力和由此產(chǎn)生的高溫下發(fā)生一系列的物理變化，最后形成一顆中子星內(nèi)核。而整個恒星將以一次極為壯觀的爆炸來了結(jié)自己的生命。這就是天文學(xué)中著名的“超新星爆發(fā)”。

銀河系中著名的氣體星云——蟹狀星云的中心星就是一顆中子星（脈沖星）。蟹狀星云通過X射線發(fā)射的能量比它在光學(xué)波段的能量高100倍左右。盡管如此，即使在可見光波段，這個星云的光度也是非常巨大的：它的距離為6,300光年,這樣它的視亮度對應(yīng)的絕對星等就是-3.2等左右，超過太陽光度的1000倍。它在所有波段的總光度估計(jì)是太陽光度的100,000倍，也就是5*10^38爾格/秒！

中子星是目前已知的恒星中最小的。由于中子星的體積很小，所以不能用熱輻射接受器觀測到。但接收到它們的射電脈沖，在研究脈沖星和雙星X射線源時發(fā)現(xiàn)了它們.

中子星的引力

由于中子星單位體積的質(zhì)量極大,使其具有強(qiáng)大的引力,與黑洞類似,中子星會使其附近的時間與空間發(fā)生扭曲,光子也要以拋物線的軌跡才能逃脫中子星引力的束縛.當(dāng)中子星與其他星體接近時,星體的物質(zhì)會被中子星奪取,物質(zhì)在中子星的赤道面上形成吸集盤,中子星的兩極會產(chǎn)生物質(zhì)噴流,中子星的噴流可能比黑洞還要巨大..

天文信息

2007年3月20日光明網(wǎng)-光明日報(bào)：歐洲空間局的科學(xué)家最近宣布,他們借助強(qiáng)大的“Integral”天文望遠(yuǎn)鏡,發(fā)現(xiàn)了迄今轉(zhuǎn)速最快的中子星,每秒旋轉(zhuǎn)1122圈,比地球自轉(zhuǎn)快1億倍。

最先觀測到這顆星的西班牙天文學(xué)家?guī)炜死照f,早在1999年便已發(fā)現(xiàn)了這顆代號為J1739-285的中子星,但不久前才通過望遠(yuǎn)鏡算出它的轉(zhuǎn)速。

這顆中子星的直徑約10公里,但質(zhì)量卻與太陽相近,其密度驚人,高達(dá)每立方厘米1億噸。其巨大引力從臨近恒星不斷奪取大量炙熱氣體,并不斷誘發(fā)熱核爆炸。

天文學(xué)家正是通過這種現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了它。此前的中子星自轉(zhuǎn)紀(jì)錄是每秒716圈,恒星轉(zhuǎn)速一般在每秒270-715 圈。700圈曾被認(rèn)為是天體旋轉(zhuǎn)極限,按目前的物理學(xué)理論,轉(zhuǎn)速超過此極限,恒星將被強(qiáng)大離心力摧毀或化 為黑洞。但最新發(fā)現(xiàn)否定了這一看法。

理論上,每秒1122轉(zhuǎn)并不是旋轉(zhuǎn)極限,大型中子星轉(zhuǎn)速有可能高達(dá)3000轉(zhuǎn)。令天文學(xué)家困惑的是,為什么天體在高速旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)大離心力下,卻依然會不斷收縮,而且不損失自身物質(zhì)。

中子星又稱脈沖星，是除黑洞外密度最大的星體，同黑洞一樣，也是20世紀(jì)60年代最重大的發(fā)現(xiàn)之一

那是1967年8月，劍橋射電天文臺的女研究生貝爾在紛亂的記錄紙帶上察覺到一個奇怪的“干擾”信號，經(jīng)多次反復(fù)鉆研，她成功地認(rèn)證：地球每隔1.33秒接收到一個極其規(guī)則的脈沖。得知這一驚人消息，她的導(dǎo)師休伊什曾懷疑這可能是外星人——“小綠人”——發(fā)出的摩爾斯電碼,他們可能在向地球問候。但是，進(jìn)一步的測量表明，這個天體發(fā)出脈沖的頻率精確得令人難以置信,并沒有電碼的明顯豐富信息。接下來，貝爾又找出了另外3個類似的源，所以排除了外星人信號，因?yàn)椴豢赡苡腥齻€“小綠人”在不同方向、同時向地球發(fā)射穩(wěn)定頻率信號。再經(jīng)過認(rèn)真仔細(xì)研究，1968年2月，貝爾和休伊什聯(lián)名在英國《自然》雜志上報(bào)告了新型天體——脈沖星的發(fā)現(xiàn)，并認(rèn)為脈沖星就是物理學(xué)家預(yù)言的超級致密的、接近黑洞的奇異天體,其半徑大約10公里，其密度相當(dāng)于將整個太陽壓縮到北京市區(qū)的范圍，因此具有超強(qiáng)的引力場。乒乓球大小的脈沖星物質(zhì)相當(dāng)于地球上一座山的重量。這是20世紀(jì)激動人心的重大發(fā)現(xiàn)，為人類探索自然開辟了新的領(lǐng)域，而且對現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，成為上世紀(jì)60年代天文學(xué)的四大發(fā)現(xiàn)之一。

然而，榮譽(yù)出現(xiàn)了歸屬爭議。1974年諾貝爾物理學(xué)獎桂冠只戴在導(dǎo)師休伊什的頭上，完全忽略了學(xué)生貝爾的貢獻(xiàn)，*一片嘩然。英國著名天文學(xué)家霍伊爾爵士在倫敦《泰晤士報(bào)》發(fā)表談話，他認(rèn)為，貝爾應(yīng)同休伊什共享諾貝爾獎，并對諾貝爾獎委員會授獎前的調(diào)查工作欠周密提出了批評，甚至認(rèn)為此事件是諾貝爾獎歷史上一樁丑聞、性別歧視案。霍伊爾還認(rèn)為，貝爾的發(fā)現(xiàn)是非常重要的，但她的導(dǎo)師竟把這一發(fā)現(xiàn)扣壓半年，從客觀上講就是一種盜竊。更有學(xué)者指出，“貝爾小姐作出的卓越發(fā)現(xiàn)，讓她的導(dǎo)師休伊什贏得了諾貝爾物理獎”。著名天文學(xué)家曼徹斯特和泰勒所著《脈沖星》一書的扉頁上寫道：“獻(xiàn)給喬瑟琳·貝爾，沒有她的聰明和執(zhí)著，我們不能獲得脈沖星的喜悅。”

關(guān)于脈沖星真正發(fā)現(xiàn)者的爭論和對諾貝爾獎委員會的質(zhì)疑，已經(jīng)歷了40年。40年后的今天,它再次成為關(guān)注話題。回首往事，作為導(dǎo)師的休伊什獲得了諾貝爾獎，無可厚非，但貝爾失去殊榮，卻令人感到惋惜。如果沒有貝爾對“干擾”信號一絲不茍的追究，他們可能錯過脈沖星的發(fā)現(xiàn)。若把諾貝爾獎“競賽”比作科學(xué)“奧運(yùn)會”，那么，40年前的“裁判”們顯然吹了“黑哨”，至少是誤判,這玷污了諾貝爾獎的科學(xué)公正權(quán)威性。

最近，貝爾訪問北京期間，筆者與她談起脈沖星的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷和對諾貝爾獎的看法，她說，脈沖星發(fā)現(xiàn)后不久，她就*離開了劍橋大學(xué)。沉默稍許,她直言,上世紀(jì)60年代，科學(xué)機(jī)構(gòu)普遍存在忽視學(xué)生貢獻(xiàn)的傾向，特別是女學(xué)生。導(dǎo)師經(jīng)常以“上級領(lǐng)導(dǎo)”自居,將學(xué)生成果竊為己有,然后想辦法把學(xué)生一腳踢開。然而,1993年，兩位美國天文學(xué)家因發(fā)現(xiàn)脈沖星雙星而榮獲諾貝爾獎時，諾貝爾獎委員會格外精心,邀請貝爾參加了頒獎儀式，算是一種補(bǔ)償吧。1968年,離開劍橋后，她和休伊什沒有再合作，直到上世紀(jì)80年代，他們才在一次國際會議上相見，并握手言和。脈沖星發(fā)現(xiàn)以來，除了諾貝爾獎，她榮獲了十幾項(xiàng)世界級科學(xué)獎，并成為科學(xué)大使

中子星的質(zhì)量能夠達(dá)到一立方厘米上億噸，這是什么概念？

中子星的確密度很大，中子星可以說是宇宙中可怕程度僅次于黑洞的天體，其表面的引力場異常強(qiáng)大，和黑洞有得一拼，換句話來說，中子星就是一顆失敗的黑洞。

典型的中子星密度在上億噸每立方厘米，也就是相當(dāng)于水密度的100萬億倍！白矮星幾十噸每立方厘米的密度跟中子星比起來，似乎有點(diǎn)微不足道了。事實(shí)上，如果把地球的密度壓縮成和中子星一樣的話，那么地球的直徑將只會有22米，而像太陽這么大的天體，壓縮之后的半徑也不過只有10公里。

中子星的密度為每立方厘米8^14~10^15克，相當(dāng)于每立方厘米重1億噸以上  。此密度也就是原子核的密度，是水的密度的一百萬億倍。對比起白矮星的幾十噸/立方厘米，后者似乎又不值一提了。如果把地球壓縮成這樣，地球的直徑將只有22米!事實(shí)上，中子星的密度是如此之大，半徑十公里的中子星的質(zhì)量就與太陽的質(zhì)量相當(dāng)了。

質(zhì)量在太陽8倍到20倍的老年恒星，生命末期它會形成一顆中子星，而質(zhì)量不足8倍太陽質(zhì)量的恒星，則會變成一顆白矮星。白矮星和中子星的物質(zhì)存在狀態(tài)是完全不同的，簡單來說，白矮星的物質(zhì)還是以原子的狀態(tài)存在，只不過原子之間的距離已經(jīng)被壓縮得不能再小了，不過中子星就可以說完全是一顆巨大的中子組成的星球了，因?yàn)樵谥凶有侵校娮颖粔嚎s到了原子核之內(nèi)，和質(zhì)子結(jié)合形成了中子，整個中子星就是一個電中性的星體。

什么是超新星？與中子星有什么區(qū)別？

恒星自身能發(fā)光,有的恒星與大多數(shù)恒星不同,其亮度不是長久不變,而實(shí)在短期內(nèi)就會發(fā)生明顯的、周期性的變化.把這種亮度起伏變化的恒星稱為變星.光度在短時間內(nèi)突然增加到原來的幾萬、幾十萬甚至幾百萬倍的爆發(fā)性變星,稱為新星.如果爆發(fā)后光度突然猛增到原來的1000萬倍以上,這種變星叫超新星.

新星或超新星爆發(fā)后,如果恒星的質(zhì)量很大的話,殘留下來的星體密度極大.當(dāng)其密度達(dá)到或超過原子核密度時,巨大的內(nèi)壓力,會把電子擠如原子核內(nèi),電子與質(zhì)子結(jié)合成中子.這種由中子組成的恒星稱為中子星.

可見超新星和中子星的主要區(qū)別是能量和組成物質(zhì)不同.

中子星上面的物質(zhì)是什么樣的

找了一張圖說明一下。

首先說明，到目前為止，中子星的確切結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成還不是很清楚，都是根據(jù)物理學(xué)定律什么的連算帶蒙弄出來的。

上圖是中子星的局部縱切面。上面是密度，下面是半徑，中間是物質(zhì)組成和形式。

在中子星的表層，是一層鐵原子核加自由電子海。厚度只有幾百米，可能是簡并態(tài)形式的固態(tài)。這種固態(tài)與溫度無關(guān)。所以對于中子星，可以作為絕對零度來處理，對結(jié)果不會有影響。

向下，是鐵原子核、加中子、加少量自由電子層，厚度也只有幾百米，但隨著其中中子數(shù)量的增加，密度也隨之增大。

再向下，是以中子為主的結(jié)構(gòu)了，其中只有極少量的質(zhì)子和電子。這一層是液態(tài)的，而且具有超流體性質(zhì)，其中沒有阻力。超流必然超導(dǎo)，所以這一層除了是超流體外，也是超導(dǎo)體。這一層也是最厚的，有大約10公里厚。

再向下，就是中子星的核心了，物質(zhì)存在狀態(tài)不明，各種說法都有。圖中只是各種說法中的一種。

還有一點(diǎn)要說明，就是各層次的劃分不是嚴(yán)格的。各層之間沒有明顯的分界線，是連續(xù)的。各層的厚度也不一定，隨中子星的質(zhì)量不同而有變化。一般認(rèn)為，中子星質(zhì)量越大，下面幾層越厚。但表面層的厚度是基本不變的。

大致就是這樣。

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