空中讲堂 | 宇宙最重的本子核——中子星

小同伴们家人们好，天文馆“空中讲堂”上课啦！

物质和精力是如今我们对天下的一个简洁分类，这两个方面都满盈神秘。我们实际看到的物体，好比山、水、身材等等，是由一个个的原子构成的。原子内里呢？则由微小的电子，核子（包罗质子和中子），以及相对虚无庞大的空间构成。电子是1897年汤姆逊研究阴极射线的时间发觉的，质子是卢瑟福用alpha射线（氦核）轰击氮核时发觉的，而中子则是1932年查德维克在铍辐射中证明存在的。这些发觉促生了原子标准的量子物理学。

与此同时，1931年，钱德拉塞卡发觉白矮星存在一个质量上限，不克不及凌驾1.4个太阳质量，不然电子的简并压就不敷以抗衡致密星体的引力压，白矮星会陆续塌缩下去。白矮星是约为太阳质量的恒星举行完核燃烧后形成的致密星体，其半径约为地球标准。请参考前面白矮星的话题：白矮星的发觉之一和寻找千年的“客星”（点击检察原微信推文）。电子和质子，中子一样，属于费米子，餍足泡利不相容道理，即两个费米子不克不及同时拥有一个量子态。联合海森伯的不确定道理，致密的电子气领会孕育发生简并压，可以抗衡引力。假如凌驾钱德拉塞卡极限质量，电子简并压就不敷以抗衡引力。统一年，郎道提出大概存在原子核密度的星体，当物质密度凌驾原子核密度时，核子大概形成一个庞大的原子核，当时中子尚未被发觉。1934年兹维基和巴德提出超新星发作可以孕育发生中子星。凌驾钱德拉塞卡极限质量的致密星体将把电子和质子压缩在一路，形成中子，中子简并压开始起作用，以抗衡引力，就会形成了中子星，其半径仅仅为10公里。与白矮星雷同，中子星也有一个上限质量，约为3个太阳质量，假如恒星塌缩形成的致密星体高于这个上限，中子简并压也不克不及抗衡引力，当时致密星体就会一向塌缩下去，形成黑洞。下图为1054超新星爆炸形成的快速扭转的中子星搅动着四周的星云，如图1和图2所示。

图1 哈勃光学图像

图2 Chandra X射线图像

随着二战进展起来的射电和火箭技能在天文学找到了应用。1967年贝尔和休伊什发觉了射电脉冲星——即扭转的中子星，它们多数属于伶仃的中子星。1971年伽科尼等人使用第一颗X射线卫星发觉了X射线脉冲星——双星体系内里的扭转中子星。1974年发觉了双中子星星体系。2017年同时观察到了双中子星并合导致的引力波辐射和电磁辐射。人们正在建筑更敏锐的仪器来探究这些巨型原子核导致的天文征象，神秘的探究犹如没有止境。