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难以想象“致密星”

(2004年08月20日 13:24:33)
来源:《太空探索》杂志

□作者:

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难以想象“致密星”

20世纪初,人们从观测得到白矮星那令人吃惊的密度时,一位科学家曾斩钉截铁地说,肯定哪儿出了错!但大自然这个最奇特的“魔术师”就是常有一些匪夷所思的出色表演。

什么是“致密星”
“致密星”都是密度大得难以想象的天体,共有三种形式:白矮星、中子星(即脉冲星)和黑洞。其共同特点是体积极小,密度极大。白矮星的大小与地球等一些行星的大小相当,质量在0.2~1.44(太阳质量)间,它们的平均密度可达10万~1000万(吨/米3);而中子星则比它更上一层楼,因为其质量更大(太阳质量的1.44~2.5倍),体积更小(半径只有10几千米),所以平均密度比白矮星还要大上百万倍!至于恒星级别的黑洞,更是难以想象的怪物。如太阳那样大小的恒星,只有被压成半径不到3千米大时才会变成黑洞。

脉冲星是怎么发现的
1967年,英国剑桥大学的研究生贝尔小姐在观测中发现,狐狸星座内有一个不断发出无线电脉冲信号的“射电源”,而且信号十分稳定。她报告了导师休伊什教授,当时休伊什正为一本描述“小绿人”的科幻小说着了迷,于是他把它记为“LGM1”(“小绿人”的英语缩写)。不久贝尔小姐又得到了3个这样的讯号,于是“小绿人”之说也就不攻自破了——世上哪会有那么多“小绿人”同时向我们呼叫的!后来查明,这是一种过去闻所未闻的新型天体——脉冲星,休伊什还因此与另一位天文学家分享了1974年的诺贝尔物理奖。

为什么说脉冲星就是中子星
后来人们发现,脉冲星就是半个世纪前物理学家所说的中子星——高速旋转着的中子星!因超新星爆炸的巨大压力压垮了恒星内的原子。外边的电子都被压进了原子核并与质子合而为一,二者的电荷正好抵消变成了中子。于是这种星体只有清一色的中子。因为连原子都被压垮了,所以其体积缩小到只有一座城市那样大小。还应指出的是,脉冲星发出的无线电脉冲周期的准确性可到百亿分之一秒,足以与最好的原子钟相媲美。

什么是黑洞
还在拿破伦时代,法国大天文学家和大数学家拉普拉斯就提出,如果有个天体,其质量是太阳的250倍,而它的密度与地球相仿,那么它就是“宇宙间最明亮、但又是我们绝对看不见的天体。”因为他已算出,在这样的星体上,它表面上的“逃逸速度”已经超过了300000千米/秒,也就是说,只有比光走得更快的东西才有可能离开这个星体,既然连它自己发出的光也会被它禁锢在它身边——当然此星以外的任何人也就根本见不到它了。

黑洞有何怪诞之处
黑洞是宇宙中最不可思议的天体,外面的人除了感到它那无与伦比的强大引力之外,再也没法探知它的存在,不管在这之前它们是什么东西,处于什么样状态,只要一变成黑洞,便不分彼此了。A黑洞与B黑洞至多只有三点不一样;质量、角动量(表示转动状况的物理量)和电荷。坠入黑洞内的物体也会变得面目全非,并向其中心(奇点)飞快坠落,但又永远也到不了奇点处——黑洞内的时间不再流逝,但空间却在不断地延伸……而且它们也再无“出头之日”,再不可能返回到我们这个正常的世界来了。

怎样寻找黑洞
如何寻找黑洞的踪影?科学家指出,应当从那些明知是双星,但又怎么也见不到另外一颗质量很大的星的地方去找。只要这颗“看不见”的星的质量在太阳质量的3倍以上(这是恒星级黑洞的质量下限),那它就极可能是黑洞。如果那儿还有很强的X射线发出,黑洞的可能性也就更增大了。现在人们用这种方法已经找到了如天鹅X-1、天蝎X-1等好几个黑洞。



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