中子星

a489699580

中子星是什么？它是由什么物质构成的？

PROTON

中子星是由质子星演变形成的.........
由于质子带正电，再加上恒星内部压力变大
是原子核外的电子被挤进质子内形成中子
从而形成了中子星..............

中子星几乎全部是由中子构成的...........

宙思宇

一种据认为主要由中子构成、密度极高的恒星。


中子星的结构


中子星是处于演化后期的恒星,它也是在老年恒星的中心形成的。只不过能够形成中子星的恒星，其质量更大罢了。根据科学家的计算，当老年恒星的质量大于十个太阳的质量时，它就有可能最后变为一颗中子星，而质量小于十个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。  

典型中子星的直径为20公里，质量约等于太阳的质量。因此，它们的密度极高，约为水的10的14次方倍，大体相当于原子核内部的密度。在某种程度上，中子星可以认为是由其自身引力吸在一起的巨核。在密度最大的中心处，物质据信主要是超子和介子。在中介层则多为中子，而且可能处于“超流”状态。尽管温度可能达到百万度的高温，最外面的1000米还是固体的。外壳由各种原子核组成的点阵结构和简并的自由电子气所组成。外壳内是一层主要由中子组成的流体，在这层中还有少量的质子、电子和μ介子。

对于中子星内部的密度高达10的16次方克/立方厘米的物态，目前有三种不同的看法：①超子流体；②固态的中子核心；③中子流体中的π介子凝聚。在极高密度下，当重子核心彼此重迭得相当紧密时(这种情形有可能出现于大质量中子星的中心部分)，物质的性质如何，是一个完全没有解决的问题。中子星的质量下限约为0.1太阳质量,上限在1.5～2太阳质量之间。中子星半径的典型值约为10公里。密度最低的固态表面是高密度的铁。

中子星另一个重要特征是存在强度极高的磁场，超过10的12次方高斯，它使表层的铁聚合成长长的铁原子链：每个原子都被压缩并沿磁场被拉长，而且首尾相接，形成从表面向外伸出的“须状物”。在表面以下，由于压力太高，单个原子不能存在。它使中子星沿着磁极方向发射束状无线电波（射电波）。中子星自转非常快，能达到每秒几百转。中子星的磁极与两极通常不吻合，所以如果中子星的磁极恰好朝向地球，那么随着自转，中子星发出的射电波束就会象一座旋转的灯塔那样一次次扫过地球，形成射电脉冲。人们又称这样的天体为“脉冲星”。1967年发现了脉冲星，首次证明了中子星的存在。现已发现1620多颗脉冲星，普遍认为它们就是旋转的中子星。蟹状星云脉冲星和船帆座脉冲星的脉冲周期极短，说明它们不可能是白矮星。据认为，脉冲星是由于它们的旋转和强磁场而产生的一种电动力学现象，就像发电机的情况一样。另有证据表明，某些双星X射线源也包含着中子星，它们似乎是由于压缩从伴星吸积到它们表面上的物质而发出X射线的。中子星据信是超新星爆发形成的，在该过程中，随着核心密度增至10趵15次方/立方厘米，中子压力便会顶住中心核的坍缩。若坍缩中心核的质量超过太阳质量的2倍，则不能形成中子星而可能变成黑洞。  


图为哈勃太空望远镜拍到的,箭头所指为科学家所认为的中子星。图中子星直径估计不大于28公里。目前人们还没有发现其他天体会像中子星那样小且热而暗淡。


中子星的外壳


中子星是一种比白矮星密度更大的恒星，主要是由中子以及少量的质子、电子所组成的超密恒星。1932年发现中子后不久，朗道就提出可能存在由中子组成的致密星。1934年巴德和兹威基也分别提出了中子星的概念，而且指出中子星可能产生于超新星爆发。1967年英国射电天文学家休伊什和贝尔等发现了脉冲星。不久，就确认脉冲星是快速自转的、有强磁场的中子星。它的外层为固体外壳，厚约1千米，密度为100万～1亿吨／厘米3，主要是由各种原子核组成的点阵结构和自由电子气。外壳内是一层主要由中子组成的流体，其密度大约为1亿～10亿吨／厘米3，在这一层中还有少量的质子、电子和μ介子。对于中子星中心部分的密度高达10亿吨／厘米3以上的物态，目前还存在着三种不同的观点：

（1）认为是超子（一种质量大于核子质量的粒子）流体；
（2）是固态的中子核心；
（3）是中子流体中的π介子凝聚。子、电子和μ介子凝聚。

中子星不仅密度高达1亿吨每立方厘米以上，而且它的磁场强度也高达1亿特斯拉以上。中子星的体积很小，它的半径的典型值约为10千米,质量下限约为0．1太阳质量，上限为1．5～2个太阳质量.


中子星爆发之前的表面


中子星是由恒星演化而来的。在中子星里，压力是如此之大，电子被压缩到原子核中，同质子中和为电子，使原子变得仅由中子组成。而整个中子星就是由这样的原子核紧挨在一起形成的。可以这样说，中子星就是一个巨大的原子核，中子星的密度就是原子核的密度。
在形成的过程方面，当恒星外壳向外膨胀时，它的核受反作用力而收缩，核在巨大的压力和由此产生的高温下发生一系列的物理变化，最后形成一颗中子星内核。而整个恒星将以一次极为壮观的爆炸来了结自己的生命。这就是天文学中著名的“超新星爆发”。

银河系中著名的气体星云——蟹状星云的中心星就是一颗中子星（脉冲星）。蟹状星云通过X射线发射的能量比它在光学波段的能量高100倍左右。尽管如此，即使在可见光波段，这个星云的光度也是非常巨大的：它的距离为6,300光年,这样它的视亮度对应的绝对星等就是-3.2等左右，超过太阳光度的1000倍。它在所有波段的总光度估计是太阳光度的100,000倍，也就是5*10^38尔格/秒！

中子星是目前已知的恒星中最小的。由于中子星的体积很小，所以不能用热辐射接受器观测到。但接收到它们的射电脉冲，在研究脉冲星和双星X射线源时发现了它们.