》在恒星演化末期，經(jīng)歷超新星爆炸以后，如果殘存星核的質(zhì)量大于錢德拉賽卡極限，即1.44倍的太陽(yáng)質(zhì)量，恒星會(huì)變成中子星。
在強(qiáng)大的引力作用下，圍繞原子核外的電子會(huì)被剝離。因?yàn)殡娮邮菐ж?fù)電的，質(zhì)子是帶正電的。曾經(jīng)人們以為電子會(huì)掉到質(zhì)子上，電子與質(zhì)子合并形成中子，整個(gè)星球就會(huì)變成一個(gè)純粹由中子構(gòu)成的球體。
這就是中子星名稱的來(lái)歷，也是天體物理學(xué)對(duì)于恒星演化最后階段的預(yù)言，這個(gè)結(jié)論在上世紀(jì)30年代和40年代已經(jīng)存在。
下面這張圖是最早期的中子星模型。
》上世紀(jì)60年代末70年代初，發(fā)現(xiàn)神秘脈沖信號(hào)。
當(dāng)時(shí)，科學(xué)家用射電望遠(yuǎn)鏡，在天空中發(fā)現(xiàn)了非常有規(guī)律的脈沖電波。開始的時(shí)候都以為，這種有規(guī)律的信號(hào)是含有某種明確信息的，因而認(rèn)為這是外星文明發(fā)出來(lái)的信號(hào)。后來(lái)進(jìn)一步的研究表明是一種高速旋轉(zhuǎn)的天體~脈沖星，發(fā)出來(lái)的。脈沖星就是中子星。
》對(duì)脈沖星發(fā)射出來(lái)無(wú)線電波的研究，揭開了中子星內(nèi)部構(gòu)造的奧秘。
如果中子星完全是由中子構(gòu)成的，高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候也不會(huì)向外發(fā)出強(qiáng)烈的脈沖無(wú)線電波。
中子星之所以能夠發(fā)射出電波脈沖，就是因?yàn)樗怯蟹謱哟魏徒Y(jié)構(gòu)。
在強(qiáng)大的引力作用下，原子核外層的電子會(huì)被剝離，剩下的原子緊密的排列在一起，組成中子星的固體外殼。這個(gè)外殼的主要成分是鐵原子和自由電子。
鐵原子組成的外殼下面，是電子、中子、質(zhì)子以及原子核構(gòu)成的“液態(tài)漿體海洋”。
在中子星的中心，是物質(zhì)狀態(tài)與上述兩層完全不同的固體核心。它的成分，推測(cè)可能是緊密排列的中子，或者是夸克狀態(tài)。
中子星的鐵質(zhì)外殼可能會(huì)分成兩層，在鐵質(zhì)外殼的上面，可能由氫和氦組成的薄大氣層。但是目前這一層還未被直接觀測(cè)到。
》中子星高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，就與它的分層結(jié)構(gòu)有關(guān)，這一點(diǎn)與地球產(chǎn)生的磁場(chǎng)類似。
地球磁場(chǎng)的產(chǎn)生，就是由于地球具有一個(gè)固體的鐵鎳質(zhì)內(nèi)核和一個(gè)液體的鐵鎳質(zhì)外核。
中子星的磁場(chǎng)來(lái)源于電荷高速旋轉(zhuǎn)。而且在各層之間有一個(gè)角速度差，因而導(dǎo)致中子星的磁軸和自轉(zhuǎn)軸，有一個(gè)角度差。
這個(gè)情況也與地球的類似，地球的南北極和南北磁極并不完全重合。
由于恒星自轉(zhuǎn)的角動(dòng)量，全部傳遞給了中子星。中子星的半徑小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，根據(jù)動(dòng)量守恒，旋轉(zhuǎn)速度非常高。已知其最快的轉(zhuǎn)速，可以達(dá)到每秒鐘1000轉(zhuǎn)以上，星體赤道的線速度可以達(dá)到光速的幾分之一。
高速旋轉(zhuǎn)的電荷，使得中子星帶有強(qiáng)大的磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)速度越高，磁場(chǎng)強(qiáng)度越大。其磁場(chǎng)強(qiáng)度可以高達(dá)10的7次方到10的15次方特斯拉。即便是一特斯拉，也是強(qiáng)大的磁場(chǎng)。一特斯拉是大多數(shù)醫(yī)用核磁共振儀的磁場(chǎng)，它對(duì)一公斤的鐵，可施加超過(guò)300公斤的力。
由于電磁相互作用，中子星會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的輻射。從磁極的磁通量漏斗處發(fā)射出來(lái)的電磁波，形成一個(gè)輻射錐。
由于星體磁極和地理南北極不重合，隨著星體轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)輻射錐會(huì)周期性的掃過(guò)周邊的天空。
當(dāng)這個(gè)輻射錐恰好對(duì)準(zhǔn)地球的時(shí)候，地球上的射電望遠(yuǎn)鏡就會(huì)接受到輻射信號(hào)，這就是在射電望遠(yuǎn)鏡上所接受到的脈沖星的信號(hào)。
并非所有的中子星都是脈沖星，只有那些自轉(zhuǎn)強(qiáng)烈的中子星才能成為脈沖信號(hào)源。脈沖星在輻射電磁波的同時(shí)，也會(huì)消耗自身的能量，降低轉(zhuǎn)動(dòng)速度。只要足夠長(zhǎng)的時(shí)間，這種脈沖會(huì)逐步的減弱和停止。
》我們把白矮星和中子星做一個(gè)比較。
實(shí)際上白矮星也有強(qiáng)大的磁場(chǎng)，它的磁場(chǎng)強(qiáng)度僅次于中子星，可以達(dá)到10的5次方到10的7次方特斯拉。因?yàn)榘装莾?nèi)部都是固體，組成比較均勻，沒有中子星那樣分層次的結(jié)構(gòu)，因而不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈電磁震蕩，所以不會(huì)成為脈沖輻射源。
目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的脈沖星，絕大多數(shù)都集中在銀河系內(nèi)。
發(fā)現(xiàn)一顆脈沖星必須有以下條件：
第一，必須是高速旋轉(zhuǎn)的中子星；第二，脈沖星的輻射錐必須對(duì)準(zhǔn)地球。
》中子星的內(nèi)核承受著更強(qiáng)大的壓力，只有那里可能是純粹由中子構(gòu)成的，或者是有夸克構(gòu)成的。
以前人們認(rèn)為的整個(gè)中子星，都是由中子構(gòu)成，實(shí)際上很可能只是內(nèi)核是由中子構(gòu)成。
關(guān)于中子星內(nèi)核的組成現(xiàn)在沒有定論，因?yàn)橐恢倍紱]有辦法直接觀測(cè)。
但是，現(xiàn)在科學(xué)家們有了一個(gè)全新的手段，用引力波探測(cè)器監(jiān)測(cè)中子星雙星系統(tǒng)的合并，借此來(lái)分析中子星的內(nèi)部組成成分。
》人類目前觀測(cè)到的中子星，雙星系統(tǒng)只占10%。而雙星系統(tǒng)的合并，要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的時(shí)間等待，一直要等到相互圍繞著高速旋轉(zhuǎn)的雙星系統(tǒng)，用引力波輻射的方式，消耗掉絕大部分旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，彼此接近到足夠的距離，才能產(chǎn)生一次驚天大碰撞。
2017年8月17日，美國(guó)的激光引力波探測(cè)儀，探測(cè)到了一次雙中子星合并事件。
在中子星合并的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生2萬(wàn)億度以上的高溫，發(fā)射出強(qiáng)烈的伽馬射線爆。同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生出一種代表著財(cái)富，對(duì)人類的金融系統(tǒng)有格外重要意義的元素~黃金。
原子序數(shù)超過(guò)鐵以上的重金屬元素，其合成反應(yīng)，需要消耗能量。所以它們的主要來(lái)源都是雙中子星合并。
雙中子星合并不僅給人類帶來(lái)知識(shí)，也給人類帶來(lái)財(cái)富。唯一的遺憾是，引力波是以光速前進(jìn)的，永遠(yuǎn)會(huì)比黃金先到達(dá)地球。
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