看看磁星吧!大自然的终极超级武器( 三 )


在与原子核密度相当的情况下 , 构成这些物体主体的中子无法同时占据相同的能量状态 。 这就限制了它们能达到的密度 。 另一种观察简并压的方法是 , 记住海森堡的不确定原理:你永远不可能同时准确地知道一个粒子的位置和速度 。 通过把中子紧紧地挤在一起 , 你就能非常清楚地知道它们的位置 。 但这导致它们的速度飙升 , 像愤怒的被困蜜蜂一样振动 。 这种嗡嗡作响的速度为防止进一步坍塌提供了压力来源 。
磁星的亮度大约是太阳的100倍 , 但它们产生的所有辐射都来自大约曼哈顿大小的体积 。
当然 , 磁星内部的情况纯粹是猜测 。 物理学家认为磁星的表面覆盖着一层重原子核和自由电子构成的壳层 。 由于强大的引力 , 这些表面非常光滑 。 最高的“山”只有几厘米高 。 但不要认为它们微不足道 。 如果你从其中一座山上掉下来 , 当你到达山底时 , 你的速度已经是光速的一半了 。
在磁星深处 , 原子核最终在中子的海洋中分离 。 由于巨大的压力 , 中子会压缩 , 并压缩成奇怪的形状:块状、管状和其他纠缠在一起的结 , 这被亲切地称为核意面 。 磁星的核心超出了已知物理学的范围 。 它可能只是中子的超流体或其他奇怪的物质状态(从字面上说 , 由奇怪的夸克汤组成) 。
全副武装 , 并可行动
在正常的、日常的中子星中 , 产生辐射的动力来自于它们形成时的初始热量 , 以及它们减速时旋转能量的损失 。 有了磁星 , 磁场中包含的能量就会完全淹没其他任何来源 。 如果你要把它的能量密度通过 E/c2 转换成质量 , 磁场的密度会比铅大一万倍 。
磁星本身的温度足以产生大量的X射线辐射 , 因为它的表面温度接近2000万开尔文 。 但对于磁星来说 , 还有更多 。 磁星的磁场使其周围的粒子以接近光速的速度运动 。 这些高能粒子然后撞击到附近的任何光子 , 通过康普顿散射的过程给光子提供能量 , 并将它们变成更多的X射线 。 同样的磁场将带电粒子直接送入地壳 , 就像我们自己的极光一样 , 产生更多的X射线 。

上图:艺术家对由磁星驱动的超新星和相关伽马射线爆发的构想 。
其结果是 , 磁星的亮度大约是太阳的100倍 , 但它们产生的所有辐射都来自大约曼哈顿大小的体积 。 此外 , 磁星几乎完全以X射线辐射 , 这明显不如我们自己的恒星温和 , 温暖令人愉快 。
有时 , 极端的磁场以几乎压倒性的力量固定在地壳的带电粒子上 。 为了减轻巨大的压力 , 磁星的地壳突然改变 , 重新安排自己 , 以找到一个新的平衡 , 以承受沉重的磁负荷 。 这个过程会释放出储存在磁场中的大量能量 。 磁场损失的巨大能量产生了大量的电子和正电子 , 然后它们重新组合 , 形成一场伽马射线风暴 。
释放后 , 磁星恢复到正常的产生X射线的模式 。 但在足够长的时间后 , 压力恢复 , 唯一的缓解就是地壳的新布局 , 引发了另一轮的伽马射线发射 。 这就是Vela卫星发现的软伽马中继器的原因 。
磁星磁场的重新排列 , 也可能是其他神秘宇宙闪光的原因 。 天文学家最近发现了一个快速射电暴 , 在我们自己的星系中 , 一种持续时间只有几分之一秒的射电暴 , 并发现它的起源与一个已知的磁星重合 。 磁星也可能是超级明亮超新星的成因 , 在这种情况下 , 耀斑的磁星可以重新激发产生它的超新星的残留物 , 导致亮度突然急剧上升 。
极端的磁场起到了拖拽的作用 , 减缓了磁星的自旋 , 并为能量提供了逃逸的途径 。 在大约1万年的时间里 , 磁星将变成另一颗普通的中子星 —— 仍然是奇异的 , 但没有那么清晰的磁力边缘 。
天文学家只知道大约24颗磁星 , 几乎都在我们的星系中 。 它们的寿命很短 , 这意味着在我们能够观测到的时间内 , 我们只能看到其中的一小部分 。 但根据我们所知道的 , 天文学家估计 , 仅在银河系中就有大约3000万死亡的磁星 。
在它还持续的时候 , 它们真的很有趣 。
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