中子星

同白矮星一样，中子星是处于演化后期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成的。只不过能够形成中子星的恒星，其质量更大罢了。当老年恒星的质量为太阳质量的8~30倍时，它就有可能最后变为一颗中子星，而质量小于8个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。但是，中子星与白矮星的区别，不只是生成它们的恒星质量不同，它们的物质存在状态也是完全不同的。

白矮星的密度虽然大，但还在正常物质结构能达到的最大密度范围内，电子还是电子，原子核还是原子核，原子结构完整。而在中子星里，压力是如此之大，白矮星中的电子简并压无法承受。电子被压缩到原子核中，同质子中和为中子，使原子变得仅由中子组成，中子简并压支撑住了中子星，阻止它进一步压缩。而整个中子星就是由中子堆积形成的，中子星的密度就是中子的密度。

中子星周围的暗物质密度极高，且存在着巨大密度梯度，因此致使经过其周边的光线都是呈抛物线。

中子星的形成过程与白矮星类似，当恒星外壳向外膨胀时，核心受反作用力而收缩。核在巨大的压力和由此产生的高温下发生一系列复杂的物理变化，最后形成一颗中子星内核。而整个恒星将以一次极为壮观的爆炸来结束生命，这就是天文学中著名的“超新星爆发”。

中子星是恒星演化到末期，经由引力坍缩发生超新星爆炸之后，可能成为的少数终点之一。恒星在核心的氢、氦、碳等元素于核聚变反应中耗尽，当它们最终转变成铁元素时便无法从核聚变中获得能量。失去热辐射压力支撑的外围物质受引力牵引会急速向核心坠落，有可能导致外壳的动能转化为热能向外爆发产生超新星爆炸，或由于质量的不同，恒星的内部区域被压缩成白矮星、中子星。白矮星被压缩成中子星的过程中，恒星遭受剧烈的压缩，使其组成物质中的电子并入质子转化成中子，直径大约只有十余公里，且旋转速度极快，而由于其磁轴和自转轴并不重合，磁场旋转时所产生的无线电波等各种辐射可能会以一明一暗的方式传到地球，犹如人眨眼，故又称作脉冲星。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至20km之间，也就是太阳半径的30，000至70，000分之一。

由于中子星保留了母恒星大部分的角动量，但半径只是母恒星极微小的量，转动惯量的减少导致了转速迅速增加，产生非常高的自转速率，周期从毫秒脉冲星的700分之一秒到30秒都有。中子星的高密度也使它有强大的表面引力。一颗中子星的逃逸速度大约在10，000至150，000km/秒之间，也就是可以达到光速的一半。换言之，物体落至中子星表面的最大速度将达到150，000km/秒。

1932年，中子被查德威克发现之后不久，苏联物理学家朗道就提出有一类星体可以全部由中子构成，朗道因此成为首次提出中子星概念的学者。1934年，巴德和兹威基认为超新星爆发可以将一个普通恒星转变为中子星﹐而且指出这个过程可以加速粒子，产生宇宙线。1939年奥本海默和沃尔科夫通过计算建立了第一个定量的中子星模型，但他们采用的物态方程是理想的简并中子气模型。

虽然早在30年代，中子星就作为假说而被提了出来，但是一直没有得到证实，人们也不曾观测到中子星的存在。由于理论预言的中子星密度大得超出人们想象，该假说在当时受到了普遍的怀疑。直到1967年，由英国科学家休伊什的学生乔丝琳·贝尔首先发现了脉冲星。经过计算，它的脉冲强度和频率只有像中子星那样体积小、密度大、质量大的星体才能达到。这样，中子星才真正由假说成为事实。

2007年天文学家借助欧洲航空局(ESA)的珈马射线天文望远镜(Integral)，发现了迄今旋转速度最快的中子星。这颗中子星编号为XTEJ1739-285，每秒钟可沿自己的轴线旋转1122圈。按照地球的概念转一圈一天的话，在这个中子星上度过一秒钟相当于在地球上经历了3年多。这个发现推翻了原来认为的每秒700圈的星体转速极限。这颗中子星的直径约10km，但质量却与太阳相近，其密度高达每立方厘米1亿吨。其巨大引力从临近恒星不断夺取大量炙热气体，并不断诱发热核爆炸。

2010年10月27日英国《每日电讯报》报道，天文学家发现了宇宙中迄今为止最大的中子星，其质量几乎是太阳的两倍。这颗名为PSR J1614-223的中子星的大小与一个小城市差不多，相对而言并不算是一个大的星体，但其密度却是惊人的高。

收缩使中子星成为一块极强的“磁铁”，当快速自转时，中子星就有规律地不断向地球发射电波。当发射电波的那部分对着地球时，就收到电波；当这部分随着星体的转动而偏转时，就收不到电波。所以，收到的电波是间歇的，这种现象又称为“灯塔效应”。

中子星具有超高密度和转速，具有极强的吸积效应。由于超高转速，一旦吸积往往很难停止。周围只要有星云或其他天体，往往都会成为中子星的猎物。中子星一旦开始旷日持久的吸积，往往成为潜在黑洞的吸积核。

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