光速飞行每秒可绕地球7圈半,而中子星每秒可旋转700圈,超光速了吗?
▍ℋ光速飞行每秒可绕地球7圈半,而中子星每秒可旋转700圈,超光速了吗?
神奇的“中子星”,在宇宙中是仅次于“黑洞”的高密度大咖。
对于中子星,很多人可能不是特别熟悉。但对于黑洞,人们大都听说过它的神奇之处。作为宇宙中密度最大的天体,黑洞具有极强的引力,基本上可以吸收周边的一切物质,甚至连光都无法摆脱黑洞的引力。
在整个宇宙中,除了黑洞以外,密度最大的天体就属“中子星”了。其实中子星原本就是一颗普通的恒星,当这颗恒星演化到最末期的时候,由于质量没有达到形成黑洞的级别,最终在恒星演化末期坍缩成了一颗所谓的“中子星”,说变了中子星就是一种介乎于白矮星和黑洞之间的星体。大部分恒星最终都会演变成白矮星及黑洞,一般只有少数恒星会演化成为中子星。
目前还有一种假说,说是在中子星与黑洞之间还存在着一种“夸克星”,当然这还只存在与理论假说层面,人们也并没与真实的观测到这样的星体。
中子星的密度有多么的惊人呢?
这里我们可以拿我们最熟悉的太阳进行一个对比,太阳的直径大约1392000公里,而太阳的质量大约为2X10^30千克,质量是非常惊人的,要知道太阳的质量占据了整个太阳系的99.86%。
而一颗典型意义上的中子星,直径一般在20公里左右,质量却可以达到太阳的1.3倍,也就是说质量约是2.6X10^30千克。一个直径只有太阳七万分之一的星体,质量却比太阳还要重,这种密度确实是人们很难想象的。
为什么会被称为中子星?
中子星的密度极其大,也就说明其内部的压力是非常巨大的,也就直接导致电子被压缩到原子核内部,进一步同质子中和为了中子,这也为什么这个天体被称为“中子星”的原因。我们都知道光在黑洞周围都是无法逃逸的,实际上光在中心星周围也是无法完成直线逃逸的,毕竟中子星的引力也是非常巨大的,达到光也需要以“抛物线”的状态才能逃脱中子星的引力束缚。
为什么中子星转速如此之快?
这个道理其实很简单,中子星是由巨大的恒星演化而来的,因此它也就保有了原始恒星的角度量,但是在直径却比原始恒星小出了数万倍之多,这也就直接导致了中子星惊人转速的形成。
回到最初的问题,中子星的转速超越光速了吗?
这个其实通过计算就可以得出结论。
光速是一个恒定的数值,大约为300000公里/秒,我们只要计算出中子星的转速就可以进行直观的对比了。
这里我们假设一颗中子星的半径为10公里,那么这颗中子星的周长就是2πr,也就是大约62.8公里。假设这颗中子星每秒能够自转700转,那么这颗中子星的速度大约就是43960公里/秒。
这样我们就能够清楚地看出,中子星的速度是远远没有光速那么高的,光速大约是一颗典型中子星转速的7倍左右。
以上个人意见仅供参考。
▍➧光速飞行每秒可绕地球7圈半,而中子星每秒可旋转700圈,超光速了吗?
答:中子星的直径不大,所以表面线速度并没有超过光速。
中子星是由中子紧紧挨在一起组成的天体,所以中子星密度基本就是原子核的密度,高达2亿吨每立厘米;根据钱德拉卡极限和奥本海默极限,中子星质量在1.44~3倍太阳质量之间,由此可以估算出,中子星的半径在10~20公里之间。
自转速度n=700转每秒的中子星,假设中子星半径r=20公里,我们可以算出中子星的表面线速度v:
v=2πr*n=8.8万公里每秒;
光速c=30万公里每秒,所以这颗中子星的表面线速度只是光速30%,并没有超过光速;实际上,绝大部分中子星的半径,还达不到20公里,表面线速度也没有这么高。
之所以中子星的自转这么快,是因为大质量恒星在超新星爆发时,内核体积瞬间缩小为原来的几十亿分之一,内核塌缩形成的中子星继承了原恒星的绝大部分角动量,半径缩小的结果就是自转速度加快。
对于刚形成的中子星来说,自转速度是非常快的,一般都高达每秒几十圈到上百圈;随着中子星向外辐射能量,自转动能和角动量逐渐减小,自转速度也会减慢。
刚形成的中子星,温度高达数百亿度,然后温度会在数分钟之内,降低到几十亿度,再经过数千年的时间冷却到几百万度,最后经过数百亿年冷却为黑中子星。
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▍➨光速飞行每秒可绕地球7圈半,而中子星每秒可旋转700圈,超光速了吗?
感谢提问!要解答这个问题,我们至少需要搞清楚题中关于地球周长、光速、中子星等几个概念性的问题,下面且看小地作答!
1、光速定义及数值
光速是指光波在真空或介质中的传播速度,它是目前世界公认的自然界物体运动的最大速度,每秒钟可运行299792.458km(约为30万千米/s)
2、地球简况
地球是一个不规则的椭圆球体(下文按正球体计算),它是距离太阳第三近的行星,其质量、密度和大小排在四大类地行星之首,分别为M=5.965E+21(t)、ρ=5.50785T/m³、⌀=12756(km),根据圆周长计算公式C=πd=2πr可求得环绕地球一周的长度C=3.14*12756=40053.84千米。
通过上述列举的各类数据,我们可以计算出光在一秒钟之内可以围绕地球299792.458/40053.84=7.48圈,接近题主所说的7圈半。那么中子星每秒可旋转700圈,是不是就超光速了,这个就要看中子星的大小了。
3、中子星是何物?
记得早在读小学四年级的时候,就听到有人说假如一个针尖大小的中子星物质掉到地面上,足以把地面压塌,那是年幼还不知所以然,随着知识和阅历的增多,渐渐对天文地理产生了浓厚的兴趣,对中子星也多了一些了解。
中子星一种介于黑洞和白矮星之间的星体,其密度大小仅次于黑洞,它是由恒星演化而来,一般来说由于质量的不同恒星死亡的结果有三个,矮星、中子星以及黑洞。
我们都知道,恒星在演化的末期,也就是由主序星阶段变为红巨星,恒星在红巨星阶是非常短暂的,这期间会很快消耗掉氦,由于其内部没有足够的聚变物质与引力抗衡,恒星会向内部迅速坍塌,并引发更多的聚变,直到所有原子聚变为铁,由于铁原子核是最稳定的,不论聚变还是裂变都不会释放能量,恒星至此失去了能量来源,会在引力的作用下迅速撞向核心并反弹,形成超新星爆炸。
超新星爆炸有三种可能,也就是恒星的三种死亡结果,其一是对于质量不大的恒星形成矮星;其二是对于质量中等的恒星,由于电子被压入原子核与质子结合转化为中子,形成中子星;其三是对于质量更大的恒星,即便是中子也无法支撑自身的重力就会形成黑洞。
一般认为,中子星的密度与原子核的密度相当,约为每立方米4.39805E+12~1E+15吨(t),按照平均密度5.02199E+14计算,其密度约为地球的9.11788E+13倍,如果把地球按照这个密度压缩,被压缩的体积差不多与热气球一样大,直径约为22米的大球。
再根据周长计算公式,可求得该中子星的周长约为70米,那么该颗中子星每秒转700圈,就相当于每秒转速为700*70=49000米=49千米,其速度还不及光速的万分之一点六,可见中子星的自转转速也不算高。
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▍❑光速飞行每秒可绕地球7圈半,而中子星每秒可旋转700圈,超光速了吗?
地球的赤道周长约为4万公里,而宇宙中的最快速度,也就是光速,速度在30万千米每秒,所以说,光可以一秒钟绕地球赤道七周,不过光是沿直线传播的,所以光并不会绕着赤道走,只不过为了形象描述光速之快,我们用这个打比方。
在宇宙中,有一种奇怪的天体,它的密度仅次于黑洞,每一立方厘米的质量达到了8千万到20亿吨之多,它的密度即相当于原子核的密度,也就是水的一百万亿倍。如果把地球压缩成和这个天体一个密度的话,那么地球的直径将会只有22米,而这个可怕的天体不是别人,正是中子星。
和白矮星一样,中子星同是恒星生命末期可能形成的状态之一,只不过相比于形成白矮星的恒星,中子星的母体恒星,质量更大,一个典型的中子星,其质量介于1.35倍到2.1倍太阳质量之间,但是其半径仅仅只有10到20公里。中子星除了高密度,小体积之外,还有另外一个特点,在恒星演化成中子星的过程中,由于角动量守恒的缘故,中子星的自转周期越来越短,甚至短至1/700秒,也就是说,每一秒钟,中子星可以自转700周!
既然中子星的自转速度都这么快了,那么中子星的自转线速度能不能超过光速呢?答案是不能,而且差得远了,原因在于虽然中子星自转周期短,但是其半径很小,所以其自转线速度的最大值和光速相去甚远。
其实我们可以稍微计算一下,假设一中子星的半径达到了20千米,而自转周期为1/700秒,那么其表面的线速度为8.8万千米每秒,而光速为30万千米每秒,所以中子星表面的线速度最大值连光速的三分之一都达不到,更别提这还是按照最大值进行计算的,而实际上中子星的半径和自转频率不可能同时达到最大值,因为如果半径越大的话,那么自转频率就会越低。所以说,中子星表面自转线速度是不会超过光速的。
事实上,光速最快原理已经是一个真理了,这不容质疑,宇宙中没有任何物体运动的速度可以超过光速,如果中子星自转速度可以超过光速的话,那么科学家早就会知道了,所以可见光速最快原理是多么正确。从1934年中子星被预言存在到1969年首颗中子星被观测发现到中国的FAST天眼接连发现脉冲双星,人类对于中子星的认识越来越深入了,中子星这颗神秘的天体,正在被人类慢慢认知。
▍♒光速飞行每秒可绕地球7圈半,而中子星每秒可旋转700圈,超光速了吗?
这个问题是把中子星看得太大了。中子星其实是一颗很小的恒星尸骸,其转速再快,也超不过光速。
中子星一般半径约10公里,也就是20公里左右的直径,周长也就是60几公里,每秒钟转1000圈也就6万多公里,怎么会超过光速呢?
中子星是大于太阳质量8倍以上的恒星,演化末期发生超新星大爆炸留下的残骸,是恒星把外围物质炸飞了留下的中心那点核,质量不得超过太阳质量的3.2倍(这个数据尚无最终准确定论),这个叫做奥本海默极限,超过这个极限就做不成中子星,会继续坍缩成一个黑洞。
但中子星的质量下限是比较准确的,叫钱德拉塞卡极限,就是白矮星的最大极限不得超过太阳质量的1.44倍,超过这个质量就必然会坍缩成一个中子星。
因此中子星是一个密度极高的星球,目前已知除了黑洞,还没有什么星球有这么大的密度。其上的物质是一种被超高引力压力高度压缩的特殊物质,原子被压碎,电子被压到了原子核,与质子合并成为中子,加上原来原子核的中子,整个星球就是一个大中子核。
这个大中子核的密度达到每立方厘米1亿~20亿吨,你如果不信,稍微计算一下就知道了,1.44倍~3.2倍太阳质量,压缩到一个20公里直径的球里,质量除以体积就能够得到其密度了。
因为中子星的转速是继承了恒星爆炸前的角速度,越小就越快,因此一个巨大的恒星变成这样一个小球,当然转速就非常高了。
现在发现最高转速的中子星(会转的中子星又叫脉冲星)是一个叫PSR0535-69的脉冲星,距离银河系16万光年,其转速高达每秒1968转!
即便如此,其赤道线速度也达不到光速,据称这个脉冲星半径约20公里,这样其赤道线速度达到甚至超过了0.8倍光速!
即便如此,也没有超过光速,并没有违背相对论光速藩篱原则。
中子星是一种特殊极端的星球,我们只能远远的研究它,利用它(导航),永远也无法靠近它,更别说去上面取一小块物质了(许多人幻想弄一块到地球会咋样)。
地球自转赤道线速度为每秒466米,只是脉冲星的几十万分之一,就不要去比了。
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