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宇宙鈾含量

生活 更新时间:2024-08-24 07:27:10

宇宙中充滿了各種神秘的天體和物質,所以未解的謎團、新的發現、新的理論層出不窮。在關于宇宙事物的清單上,一種外國食物的名字“意大利面”赫然在列,準确地說,宇宙中有一種名為“核意面”的物質,意思是該物質的形狀像意大利面一樣。除了名字十分特别以外,它還是宇宙中最強的物質之一,想要破壞它,你需要使出粉碎鋼鐵所需力量的100億倍。

下面,就讓我們一起來認識一下這個神奇的物質吧。

物如其名的核意面

想了解核意面,我們還是要從中子星說起。晚年的恒星在引力的作用下,内核不斷坍縮,發生超新星爆發,留下黑洞或中子星。中子星的半徑通常約為10千米,質量在太陽質量的1.4倍到2.16倍之間。可想而知,中子星的内部會是多麼緻密,一塊方糖體積的(1立方厘米)中子星大約和珠穆朗瑪峰一樣重(10億噸)。

宇宙鈾含量(宇宙中最強的物質)1

顧名思義,中子星主要由中子構成,還有部分電子和質子。中子星的結構與地球十分類似,它們也有固體外殼,越向内、壓力越大。在外殼中,壓力使中子和質子結合成原子核。那麼中子星内部會是什麼樣的呢?由于天文學家無法在實驗中創造出如此巨大的壓力,以觀察高壓下中子和質子的情況,他們隻好使用計算機模拟中子星的内部。模拟結果讓科學家大吃一驚:該物質随着壓力的增加,其形狀像各種各樣的意大利面一樣。不過這隻是計算機模拟的結果。

根據該“理論”,在外殼之下,巨大的壓力使中子和質子聚集在一起,形成了類似于球形意大利面的核;而随着壓縮繼續加強,質子沒有足夠的電斥力來維持球形,所以類球形核結構又被壓成長長的條狀的意大利面;壓縮繼續升級,原子核會變成薄片狀的意大利面。

觀測結果與理論相聯系

那麼這種神奇的物質有什麼用呢?

首先,它可以解釋為什麼脈沖星(中子星的一種,會發射成對的電磁波)旋轉周期很短的問題。在脈沖星發射電磁波的過程中,由于釋放大量能量,脈沖星的速度必然會減慢,所以天文學家應該可以發現速度較慢,即旋轉周期較長的脈沖星。然而天文學們觀察了大量脈沖星,但是沒有一顆脈沖星的旋轉周期超過12秒。

科學家認為,脈沖星産生電磁波的原因是由于其内部電子和質子分布不均,高速旋轉的質子和電子會産生強大的磁場,這樣就會在兩極地區發射強大的電磁波。并且磁場還會導緻脈沖星内部的電子和質子分布更加不均勻,進一步強化磁場,導緻脈沖星散發的能量增強,散發的能量大,速度就會減慢,從而使脈沖星旋轉周期變長。

宇宙鈾含量(宇宙中最強的物質)2

但如果脈沖星内部存在核意面形式的物質,這種物質會阻止磁場的增強,使脈沖星速率無法減慢。最終,由于核意面的限制,磁場會逐漸穩定下來,這使得脈沖星停留在一個旋轉速度(或旋轉周期)。

其次,如果中子星内部的确存在核意面,那麼它将使中子星的表面存在不規則的形狀,表面凸起為“山”,盡管這些小山可能隻有幾厘米高,但這些不規則的小山還是會造成引力波的不正常。舉例來說,宇宙就相當于蹦床表面,而中子星就相當于一個陷在蹦床表面的鉛球。如果鉛球的形狀規則,那麼就算它一直在旋轉,也不會引起什麼漣漪;但如果鉛球表面十分不規則,那麼随着它的高速旋轉,它就會對周圍産生影響。

當然,我們沒法真的進入中子星的内部一探究竟,核意面隻是科學家們依據計算機模拟提出的理論結果。雖然“小山”引起的引力波的異樣可能太微弱,我們目前還很難觀測到,不過,既然核意面預言了引力波的異樣一直都存在,如果我們發現了由單一中子星造成的引力波的異樣,也能反過來印證核意面的存在。

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