一顆恒星在它生命的盡頭根據其自身質量的大小可以演化成三個結局:白矮星、中子星或者黑洞。如果一顆恒星在它產生超新星爆發(fā)之前足夠的致密,恒星的殘骸就有可能形成一顆中子星。如果情況是這樣,恒星的溫度會極度的高,以及擁有超高的密度。由于擁有如此之多的物質和能量,中子星嘗試進一步的坍縮形成一個黑洞,但是由于泡利不相容原理,因此中子星內部的中子無法壓縮到同一個量子態(tài),從而產生巨大的簡并壓力,在這里即中子簡并。中子星自身向內的引力和向外的中子簡并壓力會達到一個平衡。 幾十年來,天文學家一直認為中子星會一直保持這樣的平衡狀態(tài)。但是隨著量子力學的不斷發(fā)展,天文學家提出一種新型的恒星。如果中子星的質量太大,那么中子簡并壓力就無法抵擋向內的引力,這樣的情況下會發(fā)生什么呢?科學家稱這種新型恒星為夸克星。為了防止中子星進一步坍縮,這時中子就會分裂成組成它的夸克,也就是一個上夸克和兩個下夸克。 關于夸克星是如何形成的天體物理學家還在爭議中。有些理論認為大質量恒星最終的結局必然是中子星或者黑洞,而夸克星或許是填補兩者之間的一個可能。當然,還有更瘋狂的想法。宇宙間存在一些致密的奇異物質包,這些奇異物質被包含在大質量弱相互作用粒子(WIMPs,暗物質候選之一)中,并直接撞上中子星,在中子星的核心“種下了”奇異物質,并開始轉換。如果這樣的情況發(fā)生,中子星會保留它的中子物質外殼,使它看起來仍然是中子星,但是擁有著一個奇異物質核。雖然天文學家尚未找到任何夸克星的證據,但或許很多已觀測到的中子星其實就是夸克星。 在《向麥克老人五呼夸克》一文中,提到了七月份發(fā)現的五夸克或許能揭示更多關于夸克星的性質。 你以為故事就這么結束了?接下來就說下更奇異的事情。 夸克星看起來是恒星在坍縮形成黑洞前的最后一步,然后,物理學家由提出了另一個理論恒星可以存在于夸克星和黑洞之間??茖W家將這樣的恒星稱為“弱電星”,在理論上,由于弱相互作用力和電磁力之間的復雜相互作用,弱電星其實是可以維持自身的平衡。 在弱電星內,其核心的密度極端的高,在如此的高壓和高能下弱相互作用力和電磁力“混合”在一起(即弱電力),它們不能被區(qū)分開了。在這樣的能量等級下,在核心,夸克會溶解成輕子,比如電子和中微子。核心大多數的奇異物質會轉變?yōu)橹形⒆樱ㄟ@些中微子無法像太陽輻射出的中微子一樣穿梭在空間之中并“轟炸”我們的身體,它們無法逃離。),并釋放足夠的能量足以抵抗引力以防止恒星進一步坍縮。 弱電星也是宇宙中最致密的物體之一,弱電星的核心只有蘋果大小,但是卻有兩倍的地球質量,這使它比任何觀測到的恒星還致密??茖W家之所以對弱電星如此興趣,使因為弱電星核心的環(huán)境堪比宇宙大爆炸后十一分之一秒時的情形。在那個時候弱相作用力和電磁力沒有區(qū)別。但是我們很難模擬宇宙大爆炸后的情形,而找到弱電星則會為宇宙領域的研究開啟一個新的篇章。 關注原理,在未來將為你帶來其它的八個理論恒星。 |
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