或许你有所不知,存在于我们周围的普通事物,其主要构成其实都是空的空间,哪怕是那些看似坚硬的岩石。因为,物质本就由原子所组成,而原子则是围绕由中子和质子组成的原子核旋转的电子云,虽然原子核的直径仅为电子云的十万分之一,但其质量却超过了原子质量99.9%。虽然电子本身占据的空间很小,但原子的大小是由它们的轨道模式所定义,因此,这是一个绝大部分比例都开放的空间。比如,当我们撞击到岩石的时候,总感觉是被其坚硬的外表面所伤害,但事实上却是电子穿过其空旷空间的速度太快,以至于我们无法看到它的空虚。
中子星是一种极端的物质形态当大质量的恒星中心部分完全坍缩,从而形成中子星的时候,这样的极端力量同样也会在我们的大自然中发生。当原子被彻底压碎,那些电子会被卡在质子的内部,并形成了一个几乎由中子所组成的恒星,就像是一颗微小的没有空的空间、只有一个巨大核心的恒星。宇宙中的中子星就是一种奇怪而迷人的天体,它同时也代表了很多物理学家急切渴望了解的一种极端物质形态。并且,这还是一种不能直接访问的天体,因为其强烈的引力场,足以在到达地面之前,就将我们的任何宇宙飞船拉扯成碎片。
在中子星的周围,还具有非常强大的磁场,磁力可以将原子挤压成“雪茄”形状,即使我们的宇宙飞船看似谨慎地停留在中子星上方的几千英里处,但也仍然难以避免如此强烈的磁场和引力问题,仍将面临其他潜在的致命风险。当中子星快速旋转的时候,它会和大多数年轻中子星表现的一样,快速旋转会与强烈的磁场相结合,然后产生了令人生畏的、可以发出数十亿伏特电位差的发生器。这些电压的强度比闪电的电压还要高出3000万倍,于是,致命的高能粒子暴风雪便由此而产生了。
不同特性的中子星是怎样的存在在伽马射线能量的作用下,中子星散发出的那些高能粒子会产生无线电的辐射束,就像是旋转的灯塔光束一般,这些辐射会被视为脉冲星或脉冲辐射源。并不是所有的中子星都是脉冲星,但脉冲星却一定是中子星,科学家们第一次观察到脉冲星是在1967年,截至目前,被发现的脉冲星数量已超过一千个。在脉冲星蟹状星云的已知最年轻和最有活力的脉冲星之一,研究人员几乎已经观察到了每一个脉冲波长的无线电、X射线、光和伽马射线,其中有几十个脉冲星在X射线脉冲,有几个脉冲星被发现在伽马射线脉冲。
而当中子星的位置处于普通伴星周围的近轨道之上时,便能够捕获那些从恒星流出的物质,这些被捕获的物质将在该中子星的周围打造一个圆盘,这个圆盘最终将会向下旋转掉落,直至完全被吸收到中子星上。这些物质会随着加速而获得巨大的能量,而能量中的大部分都会在X射线能量下被辐射掉,热区会在中子星旋转时,在热区移入和移出的视野中产生X射线脉冲。物质流入中子星产生了增生动力脉冲星,需要像伴星这样丰富的催化气体来源。科学家们认为,吸收中子星的各种行为,都与物质落入中子星的细节之间有密切的关联。
被称为磁星的中子星和一般中子星有所不同,它的磁场会比地球磁场强千万亿倍以上,而这样强大的磁场就形成于巨型恒星的核心坍塌后、形成快速旋转的中子星之时,并伴随着强烈的X射线爆发,科学家们将其称为X射线闪光。这样的事件过程,被认为是伽马射线爆发的直接原因,同时也代表了一种比普通超新星更有活力、却又不如超新星的中间类型超新星爆炸。当中子星的重力超过地球的1000亿倍,便能够承受磁力,而中子星的地壳也能在这样的应变下发生分裂。脉冲星的动力源正是这些处于快速旋转状态中的磁场,因此,具有这些特点的脉冲星有时也会被称为旋转动力脉冲星,用于区别通过吸积动力脉冲星发现的另一种脉冲星。
未被确认的黑洞-中子星系统科学家们通过观察发现,认为看到了一种前所未有的宇宙景观:大约9亿年前的中子星被黑洞吞噬,虽然尚未确认这些合并对象的确切大小,但根据初步预估来看,这应该是一起由中子星和黑洞合并事件所引起的引力波信号。在这个特殊的系统中,有一个三倍太阳质量左右的物体被认为是中子星,而另一个太阳质量五倍左右的物体则被认为是黑洞,问题的难点就在于科学家们并没有观察到过两个半太阳质量的中子星,以及不到五个太阳质量的黑洞。因为,没有人知道宇宙中最小或最大黑洞的质量应该是多少,目前可以确定的是其中质量较小的一颗应该是中子星。
在科学家们推测的二元系统中,黑洞对中子星的吞噬可能是彻底的,然而,截至目前并没有证据可以完全确认这是一个黑洞-中子星系统。在此之前,从未见到过中子星和黑洞的合并,确认这样的合并必然会更令人兴奋,但不管是哪一种可能的结果,其实都标志着宇宙探索科学的进步。我们可以通过对这些系统的研究,了解更多中子星和黑洞形成的物理学内容,同时,也是对二元系统形成和演化理解的更进一步。在后续的研究中,科学家们将进一步确认处女座和LIGO所探测到的引力波,并再次扫描那些可能发生合并的关注区域,以获得更多和此事件有关的重要信息,以揭开中子星的更多谜团。