| | | 中子及少量質子和電子組成的恆星。由普通恆星演化到最後階段，經超新星爆發而成。典型中子星的質量為01～2個太陽質量，半徑10千米左右，外層有厚約1千米的固體外殼，密度為10 11～10 14/釐米 3；第二層是密度為10 14～10 15/釐米 3的中子流體層；第三層是π介子凝聚層，中心的密度高達10 16/釐米 3。 | | 中子星是處於演化後期的恆星,它也是在老年恆星的中心形成的。衹不過能夠形成中子星的恆星，其質量更大罷了。根據科學家的計算，當老年恆星的質量大於十個太陽的質量時，它就有可能最後變為一顆中子星，而質量小於十個太陽的恆星往往衹能變化為一顆白矮星。
典型中子星的直徑為20公裏，質量約等於太陽的質量。因此，它們的密度極高，約為水的10的14次方倍，大體相當於原子核內部的密度。在某種程度上，中子星可以認為是由其自身引力吸在一起的巨核。在密度最大的中心處，物質據信主要是超子和介子。在中介層則多為中子，而且可能處於“超流”狀態。儘管溫度可能達到百萬度的高溫，最外面的1000米還是固體的。外殼由各種原子核組成的點陣結構和簡並的自由電子氣所組成。外殼內是一層主要由中子組成的流體，在這層中還有少量的質子、電子和μ介子。
對於中子星內部的密度高達10的16次方剋/立方釐米的物態，目前有三種不同的看法：①超子流體；②固態的中子核心；③中子流體中的π介子凝聚。在極高密度下，當重子核心彼此重疊得相當緊密時(這種情形有可能出現於大質量中子星的中心部分)，物質的性質如何，是一個完全沒有解决的問題。中子星的質量下限約為0.1太陽質量,上限在1.5～2太陽質量之間。中子星半徑的典型值約為10公裏。密度最低的固態表面是高密度的鐵。
中子星另一個重要特徵是存在強度極高的磁場，超過10的12次方高斯，它使表層的鐵聚合成長長的鐵原子鏈：每個原子都被壓縮並沿磁場被拉長，而且首尾相接，形成從表面嚮外伸出的“須狀物”。在表面以下，由於壓力太高，單個原子不能存在。它使中子星沿着磁極方向發射束狀無綫電波（射電波）。中子星自轉非常快，能達到每秒幾百轉。中子星的磁極與兩極通常不吻合，所以如果中子星的磁極恰好朝嚮地球，那麽隨着自轉，中子星發出的射電波束就會象一座旋轉的燈塔那樣一次次掃過地球，形成射電脈衝。人們又稱這樣的天體為“脈衝星”。1967年發現了脈衝星，首次證明了中子星的存在。現已發現1620多顆脈衝星，普遍認為它們就是旋轉的中子星。蟹狀星雲脈衝星和船帆座脈衝星的脈衝周期極短，說明它們不可能是白矮星。據認為，脈衝星是由於它們的旋轉和強磁場而産生的一種電動力學現象，就像發電機的情況一樣。另有證據表明，某些雙星x射綫源也包含着中子星，它們似乎是由於壓縮從伴星吸積到它們表面上的物質而發出x射綫的。中子星據信是超新星爆發形成的，在該過程中，隨着核心密度增至10趵15次方/立方釐米，中子壓力便會頂住中心核的坍縮。若坍縮中心核的質量超過太陽質量的2倍，則不能形成中子星而可能變成黑洞。 | | 中子星是一種比白矮星密度更大的恆星，主要是由中子以及少量的質子、電子所組成的超密恆星。1932年發現中子後不久，朗道就提出可能存在由中子組成的緻密星。1934年巴德和茲威基也分別提出了中子星的概念，而且指出中子星可能産生於超新星爆發。1967年英國射電天文學家休伊什和貝爾等發現了脈衝星。不久，就確認脈衝星是快速自轉的、有強磁場的中子星。它的外層為固體外殼，厚約1千米，密度為100萬～1億噸／釐米3，主要是由各種原子核組成的點陣結構和自由電子氣。外殼內是一層主要由中子組成的流體，其密度大約為1億～10億噸／釐米3，在這一層中還有少量的質子、電子和μ介子。對於中子星中心部分的密度高達10億噸／釐米3以上的物態，目前還存在着三種不同的觀點：
（1）認為是超子（一種質量大於核子質量的粒子）流體；
（2）是固態的中子核心；
（3）是中子流體中的π介子凝聚。子、電子和μ介子凝聚。
中子星不僅密度高達1億噸每立方釐米以上，而且它的磁場強度也高達1億特斯拉以上。中子星的體積很小，它的半徑的典型值約為10千米,質量下限約為0．1太陽質量，上限為1．5～2個太陽質量. | | 中子星是由恆星演化而來的。在中子星裏，壓力是如此之大，電子被壓縮到原子核中，同質子中和為中子，使原子變得僅由中子組成。而整個中子星就是由這樣的原子核緊挨在一起形成的。可以這樣說，中子星就是一個巨大的原子核，中子星的密度就是原子核的密度。
在形成的過程方面，當恆星外殼嚮外膨脹時，它的核受反作用力而收縮，核在巨大的壓力和由此産生的高溫下發生一係列的物理變化，最後形成一顆中子星內核。而整個恆星將以一次極為壯觀的爆炸來了結自己的生命。這就是天文學中著名的“超新星爆發”。
銀河係中著名的氣體星雲──蟹狀星雲的中心星就是一顆中子星（脈衝星）。蟹狀星雲通過x射綫發射的能量比它在光學波段的能量高100倍左右。儘管如此，即使在可見光波段，這個星雲的光度也是非常巨大的：它的距離為6,300光年,這樣它的視亮度對應的絶對星等就是-3.2等左右，超過太陽光度的1000倍。它在所有波段的總光度估計是太陽光度的100,000倍，也就是5*10^38爾格/秒！
中子星是目前已知的恆星中最小的。由於中子星的體積很小，所以不能用熱輻射接受器觀測到。但接收到它們的射電脈衝，在研究脈衝星和雙星x射綫源時發現了它們. | | | 由於中子星單位體積的質量極大,使其具有強大的引力,與黑洞類似,中子星會使其附近的時間與空間發生扭麯,光子也要以拋物綫的軌跡才能逃脫中子星引力的束縛.當中子星與其他星體接近時,星體的物質會被中子星奪取,物質在中子星的赤道面上形成吸集盤,中子星的兩極會産生物質噴流,中子星的噴流可能比黑洞還要巨大.. | | 2007年3月20日光明網-光明日報：歐洲空間局的科學家最近宣佈,他們藉助強大的“integral”天文望遠鏡,發現了迄今轉速最快的中子星,每秒旋轉1122圈,比地球自轉快1億倍。
最先觀測到這顆星的西班牙天文學家庫剋勒說,早在1999年便已發現了這顆代號為j1739-285的中子星,但不久前纔通過望遠鏡算出它的轉速。
這顆中子星的直徑約10公裏,但質量卻與太陽相近,其密度驚人,高達每立方釐米1億噸。其巨大引力從臨近恆星不斷奪取大量炙熱氣體,並不斷誘發熱核爆炸。
天文學家正是通過這種現象發現了它。此前的中子星自轉紀錄是每秒716圈,恆星轉速一般在每秒270-715 圈。700圈曾被認為是天體旋轉極限,按目前的物理學理論,轉速超過此極限,恆星將被強大離心力摧毀或化 為黑洞。但最新發現否定了這一看法。
理論上,每秒1122轉並不是旋轉極限,大型中子星轉速有可能高達3000轉。令天文學家睏惑的是,為什麽天體在高速旋轉的強大離心力下,卻依然會不斷收縮,而且不損失自身物質。
中子星又稱脈衝星，是除黑洞外密度最大的星體，同黑洞一樣，也是20世紀60年代最重大的發現之一
那是1967年8月，劍橋射電天文臺的女研究生貝爾在紛亂的記錄紙帶上察覺到一個奇怪的“幹擾”信號，經多次反復鑽研，她成功地認證：地球每隔1.33秒接收到一個極其規則的脈衝。得知這一驚人消息，她的導師休伊什曾懷疑這可能是外星人——“小緑人”——發出的摩爾斯電碼,他們可能在嚮地球問候。但是，進一步的測量表明，這個天體發出脈衝的頻率精確得令人難以置信,並沒有電碼的明顯豐富信息。接下來，貝爾又找出了另外3個類似的源，所以排除了外星人信號，因為不可能有三個“小緑人”在不同方向、同時嚮地球發射穩定頻率信號。再經過認真仔細研究，1968年2月，貝爾和休伊什聯名在英國《自然》雜志上報告了新型天體——脈衝星的發現，並認為脈衝星就是物理學家預言的超級緻密的、接近黑洞的奇異天體,其半徑大約10公裏，其密度相當於將整個太陽壓縮到北京市區的範圍，因此具有超強的引力場。乒乓球大小的脈衝星物質相當於地球上一座山的重量。這是20世紀激動人心的重大發現，為人類探索自然開闢了新的領域，而且對現代物理學的發展産生了深遠影響，成為上世紀60年代天文學的四大發現之一。
然而，榮譽出現了歸屬爭議。1974年諾貝爾物理學奬桂冠衹戴在導師休伊什的頭上，完全忽略了學生貝爾的貢獻，輿論一片嘩然。英國著名天文學家霍伊爾爵士在倫敦《泰晤士報》發表談話，他認為，貝爾應同休伊什共享諾貝爾奬，並對諾貝爾奬委員會授奬前的調查工作欠周密提出了批評，甚至認為此事件是諾貝爾奬歷史上一樁醜聞、性別歧視案。霍伊爾還認為，貝爾的發現是非常重要的，但她的導師竟把這一發現扣壓半年，從客觀上講就是一種盜竊。更有學者指出，“貝爾小姐作出的卓越發現，讓她的導師休伊什贏得了諾貝爾物理奬”。著名天文學家曼徹斯特和泰勒所著《脈衝星》一書的扉頁上寫道：“獻給喬瑟琳·貝爾，沒有她的聰明和執著，我們不能獲得脈衝星的喜悅。”
關於脈衝星真正發現者的爭論和對諾貝爾奬委員會的質疑，已經歷了40年。40年後的今天,它再次成為關註話題。回首往事，作為導師的休伊什獲得了諾貝爾奬，無可厚非，但貝爾失去殊榮，卻令人感到惋惜。如果沒有貝爾對“幹擾”信號一絲不苟的追究，他們可能錯過脈衝星的發現。若把諾貝爾奬“競賽”比作科學“奧運會”，那麽，40年前的“裁判”們顯然吹了“黑哨”，至少是誤判,這玷污了諾貝爾奬的科學公正權威性。
最近，貝爾訪問北京期間，筆者與她談起脈衝星的發現經歷和對諾貝爾奬的看法，她說，脈衝星發現後不久，她就被迫離開了劍橋大學。沉默稍許,她直言,上世紀60年代，科學機構普遍存在忽視學生貢獻的傾嚮，特別是女學生。導師經常以“上級領導”自居,將學生成果竊為己有,然後想辦法把學生一腳踢開。然而,1993年，兩位美國天文學家因發現脈衝星雙星而榮獲諾貝爾奬時，諾貝爾奬委員會格外精心,邀請貝爾參加了頒奬儀式，算是一種補償吧。1968年,離開劍橋後，她和休伊什沒有再合作，直到上世紀80年代，他們纔在一次國際會議上相見，並握手言和。脈衝星發現以來，除了諾貝爾奬，她榮獲了十幾項世界級科學奬，並成為科學大使 | | 中子星，又名波霎（註：脈衝星都是中子星，但中子星不一定是脈衝星，我們必須要收到它的脈衝纔算是。）是恆星演化到末期，經由重力崩潰發生超新星爆炸之後，可能成為的少數終點之一。恆星在核心的氫於核聚變反應中耗盡，完全轉變成鐵時便無法從核聚變中獲得能量。失去熱輻射壓力支撐的外圍物質受重力牽引會急速嚮核心墜落，有可能導致外殼的動能轉化為熱能嚮外爆發産生超新星爆炸，或者根據局恆星質量的不同，整個恆星被壓縮成白矮星、中子星以至黑洞。白矮星被壓縮成中子星的過程中恆星遭受劇烈的壓縮使其組成物質中的電子並入質子轉化成中子，直徑大約衹有十余公裏，但上頭一立方釐米的物質便可重達十億噸，且旋轉速度極快，而由於其磁軸和自轉軸並不重合，磁場旋轉時所産生的無綫電波可能會以一明一滅的方式傳到地球，有如人眨眼，故又譯作波霎。
中子星的密度為10的11次方千克/立方釐米， 也就是每立方釐米的質量竟為一億噸之巨。中子星是除黑洞外密度最大的星體，同黑洞一樣，也是20世紀60年代最重大的發現之一。 乒乓球大小的中子星相當於地球上一座山的重量。這是20世紀激動人心的重大發現，為人類探索自然開闢了新的領域，而且對現代物理學的發展産生了深遠影響，成為上世紀60年代天文學的四大發現之一。 | | 1967年，天文學家偶然接收到一種奇怪的電波。這種電波每隔1—2秒發射一次，就像人的脈搏跳動一樣。人們曾一度把它當成是宇宙人的呼叫，轟動一時。後來，英國科學家休伊什終於弄清了這種奇怪的電波，原來來自一種前所未知的特殊恆星，即脈衝星。這一新發現使休伊什獲得了1974年的諾貝爾奬。到目前為止，已發現的脈衝星已超過300個,它們都在銀河係內。蟹狀星雲的中心就有一顆脈衝星。
脈衝星是本世紀60年代四大天文發現之一 (其他三個是：類星體、星際有機分子、宇宙3K微波輻射)。因為它不停地發出無綫電脈衝,而且兩個脈衝之間的間隔(脈衝周期)十分穩定，準確度可以與原子鐘媲美。各種脈衝星的周期不同，長的可達4.3秒，短的衹有0.3秒。
脈衝星就是快速自轉的中子星。中子星很小，一般半徑衹有10千米，質量卻和太陽差不多，質量下限是0.1個太陽的質量,上限是3.2個(據愛因斯坦的廣義相對論,可以達到這個水平).是一種密度比白矮星還高的超密度恆星。
中子星的前身一般是一顆質量比太陽大的恆星。它在爆發坍縮過程中産生的巨大壓力，使它的物質結構發生巨大的變化。在這種情況下，不僅原子的外殼被壓破了，而且連原子核也被壓破了。原子核中的質子和中子便被擠出來，質子和電子擠到一起又結合成中子。最後，所有的中子擠在一起，形成了中子星。顯然，中子星的密度，即使是由原子核所組成的白矮星也無法和它相比。在中子星上，每立方釐米物質足足有10億噸重。
當恆星收縮為中子星後，自轉就會加快，能達到每秒幾圈到幾十圈。同時，收縮使中子星成為一塊極強的“磁鐵”，這塊“磁鐵”在它的某一部分嚮外發射出電波。當它快速自轉時，就像燈塔上的探照燈那樣，有規律地不斷嚮地球掃射電波。當發射電波的那部分對着地球時，我們就收到電波；當這部分隨着星體的轉動而偏轉時，我們就收不到電波。所以，我們收到的電波是間歇的。這種現象又稱為“燈塔效應”。
中子星的質量極大，一個中子化的火柴盒大小的物質，需要96000個火車頭才能拉動！所以中子星的質量是不可忽視的。
中子星的能量輻射是太陽的100萬倍。按照目前世界上的用電情況.它在一秒鐘內輻射的總能量若全部轉化為電能，就夠我們地球用上幾十億年。
中子星並不是恆星的最終狀態，它還要進一步演化。由於它溫度很高，能量消耗也很快，因此，它的壽命衹有幾億年。當它的能量消耗完以後，中子星將變成不發光的黑矮星。 | | 作為一顆中子星，中子星具有許多非常獨特的性質，這些性質使我們大開眼界。因為，它們都是在地球實驗室中永遠也無法達到的，從而使我們更加深入地認識到恆星的一些本質。概括起來說，這些性質是：
（1）無例外地都是很小的，小得出奇。它的典型直徑衹有10公裏，也就是說，小小中子星的“腰圍”衹有30多公裏，相當於一輛汽車以普通速度行駛1小時的距離。可是，就是這麽顆小個子恆星，卻有那麽多的極端的物理條件，也真是夠驚人的！
（2）密度大得驚人。密度一般用1立方釐米有多少剋來表示，水的密度是每立方釐米重1剋，鐵是7.9剋，汞是13.6剋。如果我們從脈衝星上面取下1立方釐米物質，稱一下，它可重1億噸以上、甚至達到10億噸。假定我們地球的密度也達到這種聞所未聞的驚人程度的話，那它的平均直徑就不是1371公裏，而是一二百米或更小。
（3）溫度高得驚人。據估計，中子星的表面溫度就可以達到1000萬度，中心還要高數百萬倍，譬如說達到60億度。我們以太陽來作比較，就可以有個稍具體的概念：太陽表面溫度6000℃不到，越往裏溫度越高，中心溫度約1500萬度。
（4）壓力大得驚人。我們地球中心的壓力大約是300多萬個大氣壓，即我們平常所說的1標準大氣壓的300多萬倍。脈衝星的中心壓力據認為可以達到10000億億億個大氣壓，比地心壓力強30萬億億倍，比太陽中心強3億億倍。
（5）特別強的磁場。在地球上，地球磁極的磁場強度最大，但也衹有0．7高斯（高斯是磁場強度的單位）。太陽黑子的磁場更是強得不得了，約1000～4000高斯。而大多數脈衝星表面極區的磁場強度就高達10000億高斯，甚至20萬億高斯。
脈衝星都是我們銀河係內的天體，距離一般都是幾千光年，最遠的達55000光年左右。根據一些學者的估計，銀河係內中子星的總數至少應該在20萬顆以上，到80年代末，已經發現了的還不到估計數的千分之五。今後的觀測、研究任務還很艱巨。
中子星從發現至今，衹有短短二三十年的時間，儘管如此，不論在推動天體演化的研究方面，在促進物質在極端條件下的物理過程和變化規律的研究方面，它已經為科學家們提供了非常豐富而不可多得的觀測資料，作出了貢獻。同時，它也在這個新開拓的領域內，嚮人們提出了一連串的問題和難解的謎。 | | 中子星的表面溫度約為一百一十萬度，輻射χ射綫、γ射綫和和可見光。中子星有極強的磁場，它使中子星沿着磁極方向發射束狀無綫電波（射電波）。中子星自轉非常快，能達到每秒幾百轉。中子星的磁極與兩極通常不吻合，所以如果中子星的磁極恰好朝嚮地球，那麽隨着自轉，中子星發出的射電波束就會像一座旋轉的燈塔那樣一次次掃過地球，形成射電脈衝。人們又稱這樣的天體為“脈衝星”。
超新星爆發後，如果星核的質量超過了太陽質量的兩至三倍，那它將繼續坍縮，最後成為一個體積無限小而密度無窮大的奇點，從人們的視綫中消失。圍繞着這個奇點的是一個“無法返回”的區域，這個區域的邊界稱為“視野”或“事件地平”，區域的半徑叫做“史瓦西半徑”。任何進入這個區域的物質，包括光綫，都無法擺脫這個奇點的巨大引力而逃逸，它們就像掉進了一個無底深淵，永遠不可能返回。
天文學家稱這種由於恆星死亡形成的天體為恆星級黑洞。一般認為，宇宙中的大多數黑洞是由恆星坍縮形成的。此外，在許多恆星係的中心也有一個因引力坍縮而形成的超大質量黑洞，比如在類星體星係的中心。在宇宙誕生初期可能曾經形成過很多微型黑洞（太初黑洞），這些黑洞的體積很小，質量相當於一座大山。
雖然黑洞本身不可見，但可以用至少兩種方法檢測出它的存在。當一個黑洞吸引塵埃、氣體或恆星時，它的強大引力會把這些物質撕碎成原子微粒，原子微粒會從黑洞的邊緣沿蠃旋綫墜嚮中心，速度會越來越快，直至達到每秒九百多公裏。當物體被黑洞吞沒時，會因為互相碰撞而使溫度上升到幾百萬度，並發出χ射綫和γ射綫。在宇宙中，衹有黑洞能使物體在密集的軌道上加速到如此高的速度；也衹有黑洞纔會以這種方式發射χ射綫和γ射綫。
任何物質或輻射到達黑洞邊緣，越過它的視界就永遠消失了。在黑洞的奇點附近，現有的任何物理定律都是不適用的。黑洞的奇點和我們現已認識的宇宙中的所有物質狀態截然不同。到目前為止，還沒有任何科學方法能用來測量黑洞。現在我們說找到了一個黑洞都是通過間接途徑推算出來的。 | | zhongzixing
中子星
neutron star
主要由簡並中子組成的緻密星。1932年發現中子後不久，朗道就提出可能有由中子組成的緻密星。1934年巴德和茲威基也分別提出了中子星的概念，而且指出中子星可能産生於超新星爆發。1939年奧本海默和沃爾科夫通過計算建立了第一個中子星的模型。1967年，英國射電天文學家休伊什和貝爾等發現了脈衝星。不久，就確認脈衝星是快速自轉的、有強磁場的中子星。附圖是典型中子星的結構示意圖。外層為固體外殼,厚約1公裏，密度約為10□～10□/釐米□，由各種原子核組成的點陣結構和簡並的自由電子氣所組成。外殼內是一層主要由中子組成的流體，密度約從10□到10□/釐米□，在這層中還有少量的質子、電子和μ介子。對於中子星內部的密度高達10□/釐米□的物態，目前有三種不同的看法：①超子流體；②固態的中子核心；③中子流體中的π介子凝聚。在極高密度下，當重子核心彼此重迭得相當緊密時(這種情形有可能出現於大質量中子星的中心部分)，物質的性質如何，是一個完全沒有解决的問題。中子星的質量下限約為0.1太陽質量,上限在1.5～2太陽質量之間。中子星半徑的典型值約為10公裏。
中子星結構示意圖
1974年李政道等提出反常核態理論，中國的一些天體物理工作者把這一理論應用於天體研究，得出的結果是：①有可能存在穩定的反常中子星，它們可能是晚期恆星的一個新的類型或新的階段；②緻密星可能有第三個質量極限,即反常中子星的極大質量，約為3.2太陽質量。
（麯欽嶽）
| | - : neutron star
| | | | | 黑中子星 | 中子星的外殼 | 中子星的引力 | | 令人不可思議的中子星 | 中子星爆發之前的表面 | 中子星上每一立方釐米的物質重十億多噸? | | 蘭州中子星計算機信息技術有限公司 | |
|
|
|