如果把一立方厘米中子星质量放在地球上,地球会不会被穿透?
▍◥如果把一立方厘米中子星质量放在地球上,地球会不会被穿透?
在宇宙中,有许许多多恐怖的天体。其中,中子星可以算是这些天体中的佼佼者。它们的主要特点就是:质量特别大,密度特别大。要知道在宇宙中是“质量为王”的世界,质量会影响到一个天体的宿命。像黑洞这样的天体,如果它靠近了某些其他的天体,就会把其他的天体撕碎,然后吃掉。
如果我们把一立方厘米的中子星物质放到地球上,那地球不会被这些中子星物质的撕碎呢?
中子星
要了解这个问题,我们首先要搞清楚中子星到底是咋来的?
中子星实际上是恒星演化的产物,但并不是说所有的恒星都会成为中子星。相反,只有极少数的恒星会最终成为中子星,那这当中蕴藏着什么样的机制呢?
首先,恒星和普通的天体比起来其实都属于大家伙,就拿太阳系来说,太阳是绝对的霸主,质量占据了99.86%,剩余的天体加起来才占0.14%。
但是我们要知道的是,太阳在恒星家族当中还不算是大的,它属于黄矮星。在宇宙中,还存在的一些远远大于太阳的恒星。由于质量特别大,因此这些恒星自身的引力也就超级大。引力会挤压自身,如果没有任何力的抵抗,那这些恒星照理说都会被压成小球。不过,好在由于自身引力的挤压,这会迫使恒星内核呈现等离子态,并且在量子隧穿效应和弱力的共同作用下发生核聚变反应。一般来说,第一阶段的反应是氢的热核聚变反应,有两条路径,不过反应的结果都是4个氢原子核反应生成一个氦-4原子核。
太阳目前就正在进行着核聚变反应,这也是太阳辐射的来源。如果恒星的内核把氢原子核都烧完,只要恒星的质量足够大,它就可以继续发生下一个阶段的核聚变反应,这个阶段开始燃烧氦原子核生成碳原子核和氧原子核。当氦原子核也烧完后,就会继续烧碳原子核和氧原子核,生成原子序数更大的原子核。我们会发现,这个反应其实是朝着原子序数更大的方向在发展。宇宙中从氦元素到铁元素之间的元素原子主要就是依靠恒星的核聚变反应制造而来。
只要恒星的质量足够大,这个反应就可以一直持续下去,一直烧到铁元素。铁原子核是宇宙中最稳定的原子核,它的比结合能最大。这就意味着铁原子核的核聚变反应是消耗能量的,而不是释放能量的,要想触发铁原子核的核聚变反应就需要巨大的能量,这也意味恒星的质量要足够大。
科学家发现,质量大于太阳质量8倍的恒星就可以继续下一步的反应。不过,这个反应特别剧烈,在发生的过程中会发生超新星爆炸,这种反应的亮度堪比星系。
超新星爆炸的过程中,恒星的内核质量如果大于1.44倍太阳质量,小于3倍太阳质量,就会在引力的作用下形成一颗中子星。如果质量大于3倍太阳质量,就会成为黑洞。
如果恒星最终成为一颗中子星,那么这个时候,引力是和中子星内部的中子简并压平衡,以至于恒星没有被压成一个小球。
不过,中子星要远远比一般的天体致密。一般来说,中子星的密度达到了每立方厘米10^13~10^15克的数量级。一个普通的中子星的质量一般介于1.35~2.1倍的太阳质量,半径却只有10~20公里之间,仅仅只有太阳半径的三万分之一到七万分之一。根据广义相对论,中子星对于时空的扭曲程度是相当恐怖的,如果我们把一颗中子星投到地球上,那地球绝对就炸掉了。
一立方厘米中子星物质放在地球上
那如果我们把一立方厘米中子放到地球上呢?
答案是:什么都不会发生。原因也很简单,我们要知道的是中子星形成的条件是1.44倍太阳质量~3倍太阳质量。它之所以如此致密,就是因为自身引力特别大,相当于是把引力捆绑得很致密的天体。
如果仅仅拿出一立方厘米的中子星物质,那么在拿出来的那一刻,这部分物质的质量大概是10^13~10^15克,要知道地球的质量可是5.965*10^27克,这还要比地球的质量更小。因此,这部分物质会因为自身引力不够大,会瞬间变得松散,不会再像中子星那样致密。因此,这部分物质也就不会再有任何中子星的特性,放到地球上也就不发生任何事情了。
▍⇣如果把一立方厘米中子星质量放在地球上,地球会不会被穿透?
如果把一立方厘米中子星质量放在地球上,地球会不会被穿透?
中子星物质密度大得难以想象,因此当中子星物质出现在地球上时,第一反应肯定是往地心掉,毕竟没有任何一片大地都能抵挡得住如此高压强,因此它可能会像一把烧红的餐刀切黄油一样掉入地心!那么它是否会穿透地球呢?这需要做个简单的分析。
一立方厘米中子星物质会穿透地球吗?
一立方厘米中子星物质有多重?大约在8^14~10^15克之间,即使按最小的值计,那么大约是8亿吨,放在地面上产生的压强大约是78400000000000000帕,约合:78400000000兆帕,大约是大气压的773747841105.35倍,难以想象这条件下,地面上有任何物质能挡得住这个压强。
这也是一个超级质量的质心,我们来计算下,在它1M以外的一个100千克的人会受到多大的引力!
将万有引力常数以及将一立方厘米中子星物质质量与100千克的人,以及相距一米数据代入公式,计算得两者引力高达5336N,约合544.5千克力,约合0.5吨左右!相信没有一个人能抗拒如此热情的邀请,包括这个球体周围所有的物质。因此当它在地球上某处出现时,它的周围的物质都会朝它聚拢过来,形成一个滚雪球般大小的物体!
从理论上看,这个下小立方体会增大,对地面的压强会减小,但这个小球仍然可能穿透地面包裹掉向地心,因为向这个小立方体聚拢过来的任何物质也挡不住它超强的压强,所以它仍然会想地心掉落。
但它无法穿透地球,因为最大的极限也就只能掉落地心,这个位置是引力势能最低的位置,中子星物质如果不变的话它会一直呆在那里,当然它也不会对地球造成任何影响,毕竟8亿吨物质对于地球如此庞大的质量来说,其实也没什么。
一立方厘米中子星物质会开始“解压缩”吗?
很多朋友认为中子星物质是被引力高度压缩的物质,那么在撤除引力之后会这些物质会反弹,理论上是这样吗?我们继续分析:
首先我们来来简单了解下中子星物质是如何形成的
组成物质的分子间距有间隙,而这些间隙是可以被压缩所填补的,比如压缩空气,这种状态下是可以恢复的,如果撤除压力,气体就恢复到初始状态。
接下来物质对抗压缩的是原子之间的电磁斥力,这就是液体和固体很难被压缩的原因,但仍然可以压缩一点点,比如在马里亚纳海沟底部的水比海平面体积大约要小4‰左右,但到水面上也是可以恢复的。
再往下就是泡利不相容的电子简并力对抗的世界了,电子被强大的引力压缩到了原子核附近,但费米子不能处在同一个状态,因此量子力学下的不相容提供了最后的支撑,在这个状态就是白矮星物质,理论上如果引力消失,那么白矮星物质是可以恢复的,因为电子会回到原来该有的轨道。
而中子星是在强大的引力作用下,核外电子不相容的简并力被引力突破压入了原子核,和质子中和成了中子,我们可确信的是稳定的中子几乎就是不会发生改变的。
因此各位不要奢望这些中子星物质到了地球上突然会膨胀成普通物质,这是不会发生的。
一立方厘米中子星物质命运会如何?
上文说明了中子在稳定状态下并不会发生改变,但这指的是在中子星上的条件下,当它突然来到地球上,那么就破坏了这个条件,这一立方厘米的物质中的中子都变成了自由中子,这将会发生一个有趣的过程,因为自由中子会在弱作用衰变为质子,放出一个电子和一个反中微子,当然质量也会发生改变。
质子质量1.6726231×10^-27千克
中子质量1.6749286×10^-27千克
当中子衰变成质子时质量亏损约有1.378‰,看起来这个质量差异极小,但当这个质量变成8亿吨时将会变成一个非常恐怖的数字。
质量亏损大约有:1102699107.7667千克
大约是110万吨,太阳上每秒产生的能量约为450万吨左右,这个中子星物质衰变的质量亏损产生的能量大约为太阳一秒钟发出能量1/4!
当然还有一个有趣的过程是中子衰变时的有趣过程,因为中子衰变会产生质子,中子无法构成元素但质子可以,中子衰变后的质子与中子构成了稳定原子核,捕获电子后就会变成元素,在这个过程中,衰变会产生哪些元素我们并不能肯定,但重元素的概率是极高的,和中子星合并一样金元素占了很大的比例,这一立方厘米中子星物质衰变也许能衰变出几百万吨黄金。
但我们无福消受,因为随后产生的大爆炸将会直接毁灭地球,当然地球还会继续存在,但人类却已经不在了,有再多黄金又有何用呢?
▍↦如果把一立方厘米中子星质量放在地球上,地球会不会被穿透?
谢邀!
广袤的宇宙中,中子星的密度仅次于黑洞,为8×10¹¹kg~10¹²kg/cm³,也就是8×10¹⁷~10¹⁸kg/m³,是水密度的100万亿倍,和原子核密度相同。
而地球的平均密度为5507.85kg/米³。由以上数据可知:中子星密度和地球密度之比为8×10¹⁷/5507.85≈1.45×10¹⁴/1,也就是中子星密度是地球的145亿倍。
那么如果把1cm³的中子星放在地球上,地球会不会穿透呢?
其实这个问题不难,我们可以想象一下一块铁落入水中是怎样的情形,就能得到答案。
铁的密度是7.874g/cm³,水密度是1g/cm³,铁密度仅是水的7.874倍。当铁落入水中时,铁会一直下沉,直到碰到地表。如果没有地表的阻挡,就会穿透水体,带走一部分水分,直到遇到高密度的阻挡物。
而中子星密度是地球的145亿倍,如果把1cm³的中子放到地球上,肯定会比铁落入水中穿透的速度还要快,就像乘上发射的火箭
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