如果一颗足球大小的中子星撞向地球会发生什么?

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世纪网络17
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在天文圈有个黑话叫做: 质量为王 。而宇宙中存在着各种各样残暴的天体,而它们的残暴程度其实和质量是有关系的。越是致密的天体,就越是残暴。而它们致密的原因其实是因为质量巨大,在引力的作用下极度收缩的结果。比如: 黑洞

而如果要挑选残暴程度仅次于黑洞存在的天体,那一定就是 中子星 了。在宇宙中,中子星也是特别好惹的存在。如果地球遭遇了中子星,那肯定就会被中子星所吞噬。

那如果是一颗足球大小的中子星呢?地球还会被吞噬吗?

中子星是什么?

要了解这个问题,我们就要搞清楚中子星到底是咋来的?

其实无论是黑洞、中子星、白矮星都是恒星演化的产物,只不过质量不同的恒星演化的产物吧了。如果质量比较小的恒星在演化到生命周期的晚期时,就会成为一颗白矮星。

如果质量特别大的恒星,这里特指8倍太阳质量以上的恒星,在演化的过程中,就有可能成为中子星。这个过程具体是这样的,我们都知道,宇宙中可见物质中大多数都氢原子,其次是氦原子,它们占据了宇宙可见物质总量的99%以上。因此,构成恒星的主要的就是氢原子和氦原子。

由于恒星的质量巨大,因此自身引力就十分巨大。在引力的挤压下,恒星急剧升温,可以达到很高很高的温度,比如:太阳在宇宙中还不算大,但内核的温度可以达到1500万度。

而特大质量恒星的内核温度要远远高于太阳内核的温度的。于是,这就会促发氢原子的核聚变反应,4个氢原子核通过核聚变反应生成一个氦原子核。

当恒星内核中的氢原子核都烧完后,在引力的作用下,恒星内核就进一步收缩,达到可以促发氦原子核核聚变的程度,这个时候就会点燃氦原子核的核聚变反应。一直这样,一路沿着元素周期表中原子序数越来越大的方向发展,最终达到铁原子核。宇宙中大多数的恒星都停留在这个阶段之前。

而对于特大质量的恒星来说,这个过程还会继续下去,在引力的作用下,光子会被压入到铁原子核内,击碎原子核,释放出质子和中子,质子会和只有的电子发生反应,生成中子和中微子,中微子迅速逃离恒星内核,当数量足够多时,就会引发超新星爆炸。

而内核则会在引力的作用下,收缩成为中子星或者黑洞。至于到底是中子星还是黑洞,完全取决于中子的简并压力是不是可以抵抗住引力。

中子星有多致密?

一颗中子星的致密程度是超乎一般人想象的。我们都知道,原子是由原子核和电子构成的。而原子核实际上是非常非常小的,如果把原子看成足球场那么大,那原子核大概只有一只蚂蚁那么大,而电子比原子核还要小,也就是说原子是几乎空心的,原子的空间是可以被压缩的。

而中子星说白了,就是挤压掉了这些空间,让中子拍排列,所以密度极其大。大概一勺子那么多的中子星物质就会有10亿吨左右。所以,这也导致了中子星都比较小,半径大概在10~20公里之间。

一个足球那么大中子星撞到地球上

照理说,如果地球遭遇了中子星是一定没有好下场的,所以很多人可能一个足球那么大的中子星来到地球后,会是下面这样。

但是一个足球那么大的中子星其实是不存在的,为什么呢?

我们要思考一个问题,中子星其实是一个中子简并压和引力处于动态平衡的天体,也就是说,要形成中子星首先要引力足够大。

但是一个足球那么大的中子星物质其实是不可能像中子星那样聚合在一起,而是因为引力不够大,最后散开。

因此,假设我们的 科技 足够发达,当从中子星中取出一个足球大的中子星物质后,它们就很快得散落,并且15分钟左右就会减半,这是因为自由的中子的半衰期大概也只有15分钟左右。所以,也就不可能撞到地球上,把地球摧毁了。

足球很轻,我们可以踢来踢去,它的重量只有410克到450克之间,还不到一斤重,那么如果这个足球是中子星物质做的呢?它的重量将会大得吓人。

正式的足球比赛中规定用球是5号足球,标准直径是22.1厘米,国际足联规定的球体圆周标准为68.5~69.5厘米,其体积为5600立方厘米(足球气多气少会有些许差异)左右,如果是这样大艺团中子星物质,其质量会有多少呢?

中子星的密度高到我们难以理解的程度,它是宇宙之中密度仅次于黑洞奇点和夸克星的天体,每立方厘米中子星物质的质量高达8000万到20亿吨,想一想,每立方厘米的水只有1克重,每立方厘米的铁只有7.8克,每立方厘米的黄金也只有19克多一点,中子星物质的密度是不是高得难以理解?其实说起来也没那么复杂,因为中子星的物质密度就相当于是原子核的密度,如果说一个原子像地球这么大,原子核只相当于一座高楼的大小,然而它却占据了这个地球一样大的原子的绝大部分质量,只有不到万分之三的质量属于原子核以外的电子。

我们仅以每立方厘米1亿吨来计算,那么足球大小的中子星的物质质量就会高达5600亿吨左右,如此大质量的一个足球,你能想象吗?如果将一个这样的足球从太空踢到地球上,那么它将能很轻松地贯穿地球,然后在地球的引力之下重新回来,接着再贯穿地球,如此往返,可以将整个地球切成两半,不过地球内部实际上属于半凝固状态,地球的引力作用下也不会变成两半,但是地球的板块和构造将被破坏殆尽,火山熔岩将大量喷发到地球表面。

不过我们必须明白的是,中子星物质并不可以离开中子星之后仍然保持中子星上的密度,少量的中子星物质离开中子星之后,将会脱离中子简并态,这会出现一场爆炸,然而这只是一个序曲,因为在15分钟(中子贝塔衰变的时间大致为15分钟)之后,中子星物质的贝塔衰变将会产生更大的爆炸,释放更大的能量。

中子发生贝塔衰变之后,中子的质量比分解后形成的质子和电子的质量大了约 0.0008的比例,而一立方厘米的中子假设有1亿吨,那么1亿吨的中子星物质发生核变后,其中会就有8万吨物质变成纯能量,这太可怕了,根据爱因斯坦的质能关系式计算一下会发现,8万吨物质转化的能量相当于1600万亿吨TNT炸药,大致相当于800亿颗日本广岛原子弹的威力,或者说相当于3200万颗大伊万氢弹,这比地球上所有国家的核弹加起来的威力都大几十万倍,如果有一立方厘米的中子星物质被抛到地球上,它甚至可以炸裂地球,或者把地球打出轨道。


足球大小的中子星物质又是5600立方厘米,所以它的威力又得比上面所说的大上5600倍,将会有近4.48亿吨物质转化成能量,相当于448万亿个广岛原子弹释放能量。所以如果有个足球大小的中子星物质丢到了地球上,那么它将地球炸的四分五裂都是没有问题的。



不过也不用担心,我们人类还想象不到能用什么样的技术将中子星物质原封不动地从中子星上分离出来,而一般情况下中子星物质离开中子星之后,就会因为脱离中子简并态和发生贝塔衰变而变成常态物质,比如我们所常用的重元素如铁、铜、锌、银、锡、黄金等,实际上它们都是来自于中子星的。

不会撞上,它将带动地球围绕它旋转,越来越近,最后把地球吞噬掉。

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