作业帮中子星不是由中子组成的吗?为什么会有强磁场?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/02 12:04:16
中子星不是由中子组成的吗?为什么会有强磁场?
中子星不是由中子组成的吗?为什么会有强磁场?
中子星不是由中子组成的吗?为什么会有强磁场?
中子星
一种据认为主要由中子构成、密度极高的恒星.
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.