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中子星由中子组成,已然中子呈中性,为啥会有超强的磁场?

有人问:已然中子星是由不带电的中子组成,为啥还有极强的磁场?首要,咱们了解一下中子星是怎样来的?有资历构成这种天体的恒星质量有必要大于太阳的8倍,小于太阳质量的30~40倍。这种大质量恒星在与世长辞时…

有人问:已然中子星是由不带电的中子组成,为啥还有极强的磁场?

首要,咱们了解一下中子星是怎样来的?

有资历构成这种天体的恒星质量有必要大于太阳的8倍,小于太阳质量的30~40倍。这种大质量恒星在与世长辞时会拼尽全力来一个回光返照,爆宣布巨大的能量,将大部分质量散尽回归太空,中心留下一个细密的核,这个核有太阳质量的1.44倍以上到3倍左右,这个核便是中子星。

这个核有多大呢?半径10~20km。有人老不相信中子星有那么“重”,每立方厘米质量到达1~20亿吨,想想就了解了,一个10~20公里半径的球,浓缩了1.44个太阳以上的质量。要知道太阳质量是1.9891x10^30kg,半径为69.6万km。掰下手指头,用太阳质量乘以1.44,再除以半径10km的球体积,其密度不就出来了?

上面这幅相片显现的便是间隔咱们6300光年的蟹状星云,这是在1054年迸发的一颗超新星遗址,其中心便是一颗中子星,也是一颗脉冲星。

中子星的几个极点特色。

中子星的特色除了密度大,还有自转速度超快、温度超高、压力超大等特色。

中子星自转主要是承继了原恒星的角动量,这有点像跳冰上芭蕾,当运动员缩紧身体时,缓慢的旋转就会变得快了起来。原恒星都是数十万乃至百万千万km半径,缩小到10来km,因而转起来就快多了。最快的毫秒级脉冲星,如代号为J1739-285的中子星,自转速度到达每秒1122转;已知最高转速的中子星PSR0535-69,转速高达每秒1968转。

中子星刚构成时,温度可达10^12K,便是万亿开尔文,而太阳外表温度才6000K,中心温度才1500万K。中子星温度比太阳温度高出上亿倍。跟着时刻的推移,中子星温度经过一个“乌卡”进程,10000年后,中心温度会降到1亿K,外表温度会降到100万K。

中子星压强到达10^28个地球海平面大气压,也便是比地球海平面高出1万亿亿亿倍,比地球中心压力约300万海平面大气压高出30万亿亿倍,比太阳中心3000亿大气压高出3亿亿倍。

因为中子星这种极点特色,它除了惧怕黑洞,任何天体接近它都会被它吃掉,就更甭说人工天体了,因而人类想要近间隔观测中子星是不或许的。中子星的外表逃逸速度到达光速一半,也便是每秒15万km,咱们一个人被中子星引力捕获坠落其上,速度将到达一半光速,碰击构成的能量到达2亿吨TNT爆破威力,适当4枚国际最大核弹沙皇炸弹,或15000多颗广岛原子弹一起爆破威力。

不过这点威力在中子星极大的重力场效果下,或许掀不起一个毫米的波涛。

还有一个极点特色便是超强磁场。

中子星的磁场有多强呢?咱们来比较一下。

磁场的衡量单位叫“高斯”,字母表明为Gs。地球磁场为0.7Gs,就足以抵御太阳风的侵袭;木星磁场到达14Gs,是地球的20倍;太阳磁场极区遍及磁场很低,只要1Gs,但太阳磁场活动性很大,南北极喷射时可达1000Gs,日面安静区磁节点磁场强度也到达上千Gs,但黑子迸发磁场可达4000Gs。

这些看起来现已很强的磁场,与中子星磁场比起来完全是小儿科了,就连用“小巫见大巫”来比方都大大高估了恒星磁场了。中子星的磁场强度至少在数千亿Gs以上,绝大多数脉冲星外表极区磁场强度都高于10000亿Gs,乃至高达20万亿Gs。

脉冲星是中子星的一种,便是旋转的中子星,因不断地宣布电磁脉冲信号而得名。其实中子星都会旋转,只不过有快有慢,那么怎样有差异于脉冲星呢?

这是因为天体的自转轴与磁轴并不重合,中子星也相同。这样中子星旋转起来,从磁极宣布的能量射线就会像灯塔相同扫过太空,而这束能量正好扫到地球,并且有规则的重复扫过,被人类承受到了,这颗中子星便是脉冲星。因为中子星很小,那些尽管也有旋转和能量射出的中子星,因为其能量信号没有扫过地球,就比较难被人类发现,即使发现了,也不叫脉冲星,仍然叫中子星。

现在咱们来说说,中子星组成和带不带电的问题。

理论上以为,中子星是在极大压强下,原子外围的电子被压进了原子核,带负电的电子就与核内带正电的质子中和为了中子,加上核子里本来的中子,整个星球就成为一个由中子组成的星球,其密度到达原子核密度。

这个理论是抱负理论,并没有错,但在实践中,中子星本身并不是一个完好的中子球,而是依据压强不同,就像地球相同,有几个不同分层结构。其表层是一些被压强压垮,还没来得及与质子结合的游离电子;第二层是处于结合进程的原子核、电子、中子等混合体;第三层应该是现已结合完结的全中子了,但在极点的高温高压下,这儿呈现出超流体液态;第四层是超固态核心区。

因而,所谓中子星不带电这个结论是不成立的。况且即使全部是中子组成,而中子是由1个上夸克和2个下夸克组成的复合粒子,夸克是带电的,上夸克带2/3正电,下夸克带1/3负电。

因而,中子星不带电是一个误区。

那么中子星的磁场怎样来的呢?

咱们先来了解一下天体磁场是怎样来的。尽管现在关于天体磁场的来历还没有一个一致的知道,但现在科学界认同比较多的理论是发电机效应。

咱们知道,发电机的转子切开磁力线会发生电流,由此科学家提出地球内部存在相似“双轴发电机”的磁场发生效应。地球内部有多重结构,各个结构密度和状况都不同,在地球自转时,不同的结构转速是不相同的,这样地球发生了稳恒的电流,该电流发生了地球磁场。

太阳磁场研讨也有相似理论,是由内部带电物质运动的不均衡发生了磁场。但太阳磁场发生还有一种化石来历说,这种理论以为,太阳现有磁性是几十亿年前构成物质遗留下来的。这种学说实践上便是说磁场可以从其前身天体取得或承继。

依据这些理论,中子星呈现的强壮磁场就不难解说了。

其一,中子星自转速度极快,到达地球自转的上亿倍,其分层结构转速差异很大,特别是中心有超流体这种超导物质,依据发电机效应,必将构成超强的磁场;

其二,中子星是由巨大质量恒星迸发而来,其不光承继了前期母星的角动量,相同也可以承继母星的磁性。

但最近一项研讨否定了第二点,便是承继母星磁场的说法。

这项研讨是坐落在德国慕尼黑的马克斯普朗克天体物理研讨所一个团队做出的,他们以为,中子星或许是在本身构成进程中发生的极点磁场。这个进程是,巨大恒星在崩塌的开始几秒钟,重生的中子星经过发射中微子快速冷却,然后引发了激烈的内部对流,就像一锅烧开的沸水上下翻滚,这样就导致本来存在的原恒星弱磁场快速增强。

这个理论支撑了发电机模型理论,他们经过超级计算机对这个理论进行模仿,显现出了中子星初始弱磁场一路扩大到10^16Gs,然后正是这种估测是正确的。

他们以为,咱们极强磁场是承继自原恒星,这种极强的磁场会导致原恒星转速减慢,终究也导致中子星转速很缓慢。但实践上中子星的转速是很快的,最快的到达每秒1968转,因而这种强壮磁场不或许来自原恒星。不过他们并没有否定中子星从原恒星中承继了较弱的磁场,正是有这些较弱的磁场,经过发电机理论才得以快速增强。

这便是中子星极强磁场的大致来历。关于天体磁场构成的精确完好机制,仍然在探求中。

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