中子星引力极端,氢弹都炸不出一个泡,怎么遇到黑洞就蔫了? 如果氢弹中心碰上了绝对零度?

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-16

有人提了个奇怪的问题:中子星上坐在氢弹上都炸不起,怎么遇到黑洞就分解了?这个问题有点意思,我们一起来说说。

先说说中子星坐在氢弹上都炸不起是个啥意思。

先说明一下,迄今为止,人们对于中子星的一切描述都还只是理论猜想,因为现在还只能观测到中子星的能量辐射,通过能量辐射计算出中子星的相关数据。由于中子星太小,距离我们又太远,还无法看到真正的中子星样子,更别说表面啥样子了。现在网络上所有中子星图片,都是想象图,准不准确要到今后真正看到中子星样子才有定论。

看来出题的朋友对中子星有一个了解,不过这个问题很多人可能很难理解,我先把该问题的原意大致翻译一下。题目意思是说,在中子星上安放一个氢弹,人坐在这个氢弹上,即便氢弹爆炸了,也无法把人炸起来。

为什么会这样呢?其实这只是一个比喻,是为了说明中子星引力压强巨大,任何东西在中子星上都会被压缩得极端致密,达到原子核密度。原子核密度是多少?就是约10^12kg/cm^3,也就是每立方厘米约10亿吨。中子星上的压强相当于地球海平面的10^28倍,也就是1万亿亿亿个大气压,每平米厘米上要承受1万亿亿亿公斤压力,在这样的压力下,一颗氢弹算根毛?

我们来看下氢弹在中子星上会成啥样子。

世界上最大的氢弹是前苏联制造的沙皇炸弹,当量达到5000万吨TNT,重量达到27吨,体积大小为8米长,2米直径。那么这颗氢弹如果到了中子星上有多大呢?中子星密度为1亿吨~20亿吨/cm^3,也就是说指甲盖见方这样一块中子星物质就有1~20亿吨,即便根据最少1亿吨/cm^3计算,27吨重的氢弹在中子星上也就是27/100000000cm^3,370万分之一立方厘米。

那么这颗氢弹就只有约0.027mm^3,也就是约30μm的一个球,人眼极限分辨率约70~100μm左右,因此30μm的东西人眼是无法看到的,这么小的一颗炸弹,上面依然承受着9000万亿亿吨的压力,能把人炸起来吗?

不过话又说回来了,人如果到了中子星就缩得更没影了,如果还活着,兴许从这个小人视角能看到氢弹惊天动地大爆炸,只不过从现在地球人类视角看不到而已。

中子星极端特性。

关于中子星物质刘慈欣的小说《三体》有过描写,他描述了一种叫“水滴”的三体人探测器,由强相互作用力锁死的中子材料制成,光滑无比,对所有电磁波全面反射,坚硬无比无坚不摧,温度低至绝对零度。其实这只是一种幻想,在这个幻想中也回避不了矛盾,如全面反射电磁波,可见光也是电磁波,既然全面反射,人类怎么能够看到水滴的光滑无比呢?

实际上,中子星磁场达到地球磁场的数十万亿倍,中心温度达到万亿度,能量辐射是太阳的100万倍。正是由于强大的磁场和辐射源源不断地发出,中子星才被人类所发现。

由于其极其强大的重力作用,把物质的原子都压碎了,中子星物质以原子核的形式将强子们(中子)挤在一起,因此整个星球物质极端致密,表面就极其光滑,一个原子大的物质也无法突起。而人类认为巨大能量的原子弹氢弹等,相比中子星的压强等能量,实在是太渺小了,即便把全球的所有核弹都投在一颗中子星,也掀不起1毫米波澜。

但黑洞是中子星的上级天体,这个上级不是白当的。

首先黑洞比中子星要大。现在科学界的普遍共识是,恒星死亡后的致密核达到1.44倍太阳质量,就会坍缩成一个中子星,这个临界点叫钱德拉塞卡极限;当中子星质量达到约3个太阳质量时,就会继续坍缩成一个黑洞。某种意义上来说,黑洞是在中子星长大后,中子简并压再也承受不了重力压力后,才溃败塌缩成黑洞的。

因此中子星的质量是有限制的,达到3个太阳左右就无法保持中子简并态,只能够溃缩成一个黑洞。因此宇宙天体黑洞永远比中子星要大,且黑洞没有上限,只会越吃越大。

其次黑洞比中子星引力要强大很多。中子星物质虽然极端致密,但还是有形物质组成。而黑洞就没有物质形态了,所有物质无限坍缩到了一个奇点里。奇点在我们世界是没有体积的,只是与质量相符的引力场和角动量守恒依然留在了我们世界。

根据万有引力定律,引力大小与质量成正比,与物体质点之间距离成反比,也就是说质量越大的物质引力越大,距离物质质点越近引力越强。根据这个定律,黑洞引力必然大于中子星引力。

黑洞之所以引力强,除了质量原因,更重要的是体积相对更小。

中子星虽然已经很小了,只有10千米半径左右,也就是说中子星表面距离其质点,也就是引力中心,还有10千米左右;但黑洞所有物质都无限塌缩进了自己的质点,而其质量临界点,也就是史瓦西半径比中子星还要小,其遵循的公式为:R=2GM/C^2。

这里R为史瓦西半径值,G为引力常量,M为物体天体质量,C为光速。根据这个公式计算,一个3倍太阳质量的黑洞,其史瓦西半径小于9000米。这个史瓦西半径并不是黑洞实体,黑洞实体是中心那个没有体积的质点。史瓦西半径是根据这个质点在周边形成的一个无限引力场球状空间半径,在这个球状空间边界,就叫黑洞视界,是黑洞能够看到和不能看到的临界点,也可以说是一切物质的生死线。

任何物质一旦进入了视界那边,就有去无回,做不成物质了,连光也无法逃逸,因此看起来视界里面就是黑咕隆咚的一个球状体。中子星虽然引力强大,但在黑洞面前只能屈居老二,一旦被黑洞引力场俘获,就会被黑洞生吞活剥死无全尸。

黑洞和中子星属于黑吃黑,都不是善类。

现在研究发现,黑洞吞噬中子星的方式有多种。一种是大型黑洞,会把中子星囫囵吞枣的完整咽下去;还有一种就是逐步剥皮抽筋,慢慢吸食。黑洞会把撕碎的物质变成自己吸积盘流体,这些物质围绕着史瓦西半径高速旋转。这个过程迸发出强烈光线和高能射线,就好像中子星在做最后挣扎与哀鸣,最终慢慢旋转着逐步掉入黑洞的无底深渊。

在天体食物链的顶端,稳坐着黑洞老大,目前还是中子星排老二,白矮星排老三。有人认为在中子星和黑洞之间,还应该有夸克星存在,但迄今并没有发现。其实中子星没有什么可同情的,它们除了黑洞不敢惹,其他的天体都不在它们话下,它们吞噬起其他天体,如白矮星或恒星、行星,一点也不客气。

不过中子星吞噬起这些物质来肚量有限,只要吃饱了就要爆肚皮,发生超新星大爆发,然后坍缩成黑洞,完成其升级老大的蜕变。这就是宇宙中大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米的故事。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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因为黑洞对于星球的吞噬能力比中子星的引力强太多了,再强的中子星也逃不过黑洞的“魔爪”。

因为中子星的引力和黑洞的引力比起来,差的太远,黑洞的引力比中子星更强大,所以中子星遇到黑洞就蔫了。

中子星密度相当大,所以导致氢弹都没办法。
但是黑洞的引力更大,中子星能把光线弯曲,而黑洞可以束缚住光线。所以自然中子星也逃不过黑洞的吸引。

中子星上坐在氢弹上都炸不起,为什么遇到黑洞就分解了?~

中子星和黑洞是具有很大质量和重力的天体,但是当它们相遇时: 当它们相距 200亿公里时,中子星的表面可变物质不稳定,磁场波动明显。当它达到 100亿公里时,中子星外的物质将飞出并包围黑洞,然后中子星将向黑洞移动,当达到 50亿公里时,它们会发生强磁场碰撞,并释放出大量的电子和光,之后,中子星的能量将被缓慢消耗,然后被黑洞吞没,当白矮星遇到黑洞时也是如此。

如果白矮星与中子星相遇,中子星会不断地将其内部能量传递给白矮星。当白矮星不能承受太多能量时,它会爆炸,中子星的问题只会在中子星上发生。如果它离开中子星,它将不会存在于中子星上方的物质状态中,因为中子星上的压力和温度环境丢失了,这些物质将会发生很大的变化,所以中子星上的物质不能以中子星的状态被带到地球上。

然而,既然这是一个假设,让我们不去管它,让我们来谈谈地球表面环境中的 1立方厘米颗中子星将会发生什么,至于电子的退化力,根据泡利不相容原理,原子核外电子的每个轨道或能级只能容纳两个具有相反自旋方向的电子。当这些电子被压缩到最靠近原子核的轨道时,这些相互靠近的电子将产生排斥力,以防止物体的体积进一步收缩。

这是电子失活的压力,通常称为电子失活。这有点像磁铁的同一极,然而,这种电子简化力实际上不是力,你可以把它想象成大气压力,当一颗恒星的质量不超过太阳质量的 1.44 倍时,电子退化的压力可以阻止其核心继续探索。
关于中子星上坐在氢弹上都炸不起为什么遇到黑洞就分解了的问题,今天就解释到这里。

反物质指的是粒子世界里的现象。因为世界是由物质所组成,即“正”物质所组成,正物质是由分子原子所组成,原子是由带负电荷的电子绕带正电荷的原子核旋转所组成,原子核里有带正电荷的质子和中子所组成。安德逊发现正电荷的电子之后,原子核反而是由负电荷的质子所组成,如此镜像过来成为反物质现象。爱因斯坦预言过反物质的存在。按照物理学家假想,宇宙诞生之初曾经产生等量的物质与反物质,而两者一旦接触便会相互湮灭抵消,发生爆炸并产生巨大能量。
从理论上说,不到500克反物质的破坏力超过世界上最大氢弹的威力。如果想把人类送上火星,仅需要几十毫克,只需要6周的时间就可以到达。0.25克反物质炸弹就足以将梵蒂冈从地球上抹去。只需一丁点就能摧毁一个星球。
物理学上一个最大的谜团就是,我们这个世界为何由占据压倒性地位的正常物质构成,而不是反物质。原因是反物质极不稳定而几乎不存在于自然界。研究人员8年前在实验室里制成反物质,但这些反物质一接触容器壁便瞬息湮灭。
首先,在地球上很难发现反物质。因为粒子与反粒子碰到一起,就像冰块遇上火球一样,或者一起消失,或者转变为其他粒子。所以在地球上,反物质一旦碰上其它物质就会被兼并掉。其次,制造反物质相当困难而且耗费巨大,需要如SSC或LHC之类的高科技仪器,并且即使制造出反物质,也难以保存,因为地球上万物都由物质构成。
太阳表面的气体很热,其中热运动速度较快的原子的速度已超过了太阳表面的逃逸速度,这就是太阳风的起因,若太阳是反物质恒星,太阳风就由反原子组成,它吹到行星上,就会和行星的正原子相湮灭。于是正物质组成的行星会逐渐消失掉,这种消失过程没有发生,就证明了整个太阳系中没有反物质天体。这样,如果要存在反物质天体,它至少应在太阳系之外。整个银河系都是由正物质组成的。
1979年,美国科学家把一个有60层楼高的巨大气球放到离地面35公里的高空,气球上载有一批十分灵敏的探测仪器,结果,它在高空猎取了28个反质子。这是在地球以外第一次发现的反物质。1998年的夏天,美国宇航局把阿尔法磁谱仪送上了太空。它的主要目标之一是寻找宇宙射线中的反原子核。由于我国参与了这项研究,因此新闻媒体曾热心地宣传过它。美国著名华裔科学家丁肇中也正致力于此。自从宇宙大爆炸理论出现后,科学家又一直致力于从宇宙射线中找到猜想中的神秘的反物质。1998年6月3日,由丁肇中主持的这项研究已有16个国家的科学家参与其中,投入的资金更是高达1000多亿美元。许多科学家表示:只要能发现宇宙反物质的存在,那么这将是当之无愧的诺贝尔奖。
在多数理论家看来,宇宙中正反物质的大尺度分离是不可能发生的。因此,三千万光年的范围内没有反物质天体,已说明宇宙中大块的反物质是不存在的。但是理论家也相信,极早期宇宙中正反物质应当等量。这样,需要做的事是寻找物理机理,来说明宇宙如何才能从正反物质等量的状态过渡到正物质为主的状态。


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