“核通心粉”听起来像是由分子烹饪师烹制的美味佳肴,但它实际上和厨房里的意面相差几光年距离(字面意思)。这种奇特的面条被压在中子星的地壳下。在一项研究中,研究人员用一种强大的电脑模拟测试它的强度,发现它是宇宙中强度最大的物质。
图解:脉冲星PSR B1509-58的辐射,一个快速旋转的中子星,使得周边气体X射线发光(金色,来自钱德拉)并且照亮星云的其他部分,这里以红外线可见(蓝色与红色,来自WISE)。
那么,核通心粉是如何成为宇宙超级通心粉的呢?这是因为它是在中子星内部如极压锅般的条件下产生的。
中子星是大质量恒星的尸体,这些恒星耗尽了燃料,并以超新星的形式爆炸。虽然这些微小的旋转体只有十几英里宽,却也聚集在我们太阳的全部质量中。它们的密度如此之大,以至于仅一茶匙中子星物质的质量相当于地球上的一座山!中子不是由“正常”物质组成,而是由退化物质——在极强的引力作用下被压在一起的致密中子。
中子星的极端重力会使外层冻结成像地壳般的物质,并包裹着一个液核。在地壳下面,中子星物质内部的中子和质子之间产生强大的作用力,使中子星的物质呈现出一些惊人的形状,如长圆柱体和平面。天体物理学家把这些形状称为“千层面”、“意大利面”和“团子”,统称为核意面。我们这些热爱宽面的科学家迫切地想知道核意面的形成原理。
麦吉尔大学博士后研究员马修·卡普兰在一份声明中表示:“中子星地壳的强度,尤其是地壳底部的强度与大量的天体物理学问题有关,但目前人们对这些问题知之甚少。”
为了让人们更容易理解这些如一团乱麻般的问题,卡普兰和他的团队创造了有史以来对中子星外壳进行的最复杂的计算机模拟,来了解它们如何变形和断裂。实验证明,核通心粉的坚硬远超你的想象,它是宇宙中已知的最坚固的物质。
图解:位于蟹状星云中心的中子星。
凯普兰补充说:“我们的研究结果对研究中子星的天文学家很有价值。中子星的外层是我们实际观测的部分,所以我们需要了解这一点,以便理解对这些恒星的天文观测。”
这一点尤其重要,因为物理学家现在可以测量引力波:中子星和黑洞等大质量宇宙物体旋转、碰撞和合并引起的时空涟漪。因此,中子星的外壳对于科学理解至关重要。事实上,2018年8月发表在《物理评论快报》上的一项研究表明,孤立的中子星可能会通过在地壳上形成坚硬的“山脉”,来产生自己微弱的引力波。当中子星旋转时,这些山脉会像螺旋桨划过平静的湖面一样干扰时空,产生一个我们将来可能探测到的恒定的引力波源。
卡普兰说:“在极端条件下,这里发生了许多有趣的物理现象,因此了解中子星的物理性质是科学家检验他们理论和模型的一种方法。””有了这个结果就需要重新审视许多问题。在地壳破裂和崩塌之前,你能在中子星上建一座多大的山?它会是什么样子?最重要的是,天文学家如何才能观察到它?”
所以,下一次你煮意面时,花点时间去思考堆积如山的核意面,它可以让你对中子星的性质有更多的了解。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. science.howstuffworks
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