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中子星内的汤圆、面条和千层饼

2016-05-20出祺然

科学之谜 2016年3期
关键词:结构

出祺然

中子星是一些恒星演化到末期经过超新星爆炸之后遗留下的致密天体,一颗典型的中子星质量介于太阳质量的1.35到2.1倍,半径则在10到20千米之间(质量越大半径收缩得越小)。中子星的密度非常高,其内部的物质形态极为特殊,在地球上是找不到这类物质的。这使得中子星成为我们在宇宙中发现的最为怪异的天体之一。

尽管如此,中子星的内部其实与日常生活中的一些事物很相似。其中最奇特的是,在中子星的内部深处,你可以找到许多类似面食的东西。

中子星与面食

中子星由外至内,可分为3个部分——外壳、内壳和核心。中子星的外壳是由离子和电子构成的刚性结构,其硬度比钢铁硬100多亿倍。而中子星的核心是一个由中子构成的超流体(流动时没有任何阻力的液体)。这里基本上没有质子,因为压强极高,几乎每一个质子都与电子合并,变成了中子。一些天文学家还认为核心内还有一个内核结构,可能是由夸克和胶子直接构成的。

而内壳就位于中子星坚硬的外壳与超流体核心之间的过渡区域,是由处在极端压强下的质子和中子(统称为核子)构成的。这些核子以奇特的方式组合起来,看起来很像日常生活中的面食。于是,内壳被美国印第安纳大学的马特·卡普兰和他的同事称为“核面”结构。

内壳的最外层,核子会形成球形结构,被称作“汤圆”;接下来下面的一层,核子会形成圆柱形结构,被称为“面条”;再往里,圆柱形结构会被压扁,形成一种扁平的核子结构,被称为“千层饼”。……

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