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中子星為何成宇宙時(shí)鐘?恒星死亡后的奇特天體藏諸多奧秘

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1054年,有人抬頭看了一眼天幕,看到了一顆他從前沒有見過(guò)的亮星。

夜間繁星無(wú)數(shù),注意到這個(gè)景象的人不多。

可是到了第二天白天,它依然在天上熠熠發(fā)光。這就很奇怪了,越來(lái)越多的人注意到了這個(gè)異象。

這個(gè)怪異的景象一直持續(xù)了20多天。當(dāng)時(shí)的人很不理解,有往神話方面猜的,也有人說(shuō)那是上天在警告當(dāng)時(shí)的統(tǒng)治者,也有人反過(guò)來(lái)說(shuō)那是上天給出的祥瑞。


沒有人能給出準(zhǔn)確的結(jié)論,當(dāng)時(shí)專門搞這方面的官員也只是覺得那是一個(gè)闖入他們視野的不速之客,干脆稱為客星。

到了今天,人們終于弄明白了那是怎么回事。

那是一場(chǎng)發(fā)生在遙遠(yuǎn)深空的天體爆炸。古人看到異象之后,總是往“天降預(yù)示”的方面猜想。這個(gè)思路沒有什么科學(xué)邏輯,但今人研究之后發(fā)現(xiàn),這種天象還真有可能影響到人類的未來(lái)。

如何發(fā)光?

我們知道,眾多天體中,有的能自己發(fā)光,有的需要借別的天體的光。

那些能自己發(fā)光的天體,它們的光是從哪里來(lái)的呢?

有一段時(shí)間,人們認(rèn)為它們其實(shí)就是在燃燒。它們體積非常大,所以可以燃燒很多年。

當(dāng)自然科學(xué)稍微發(fā)展了一點(diǎn)點(diǎn)之后,人們就意識(shí)到這個(gè)觀點(diǎn)不對(duì)勁了。因?yàn)槲覀兂R姷哪欠N燃燒是需要助燃物的,它們周圍顯然不具備這個(gè)條件。


后來(lái)又有人提出,可能是因?yàn)樗鼈冏陨碓诰徛南騼?nèi)收縮,這種能量最終變成了光和熱,向外界釋放了出來(lái)。

有人把這個(gè)觀點(diǎn)代入太陽(yáng)的情況一算,又出問題了。按照這個(gè)說(shuō)法算下來(lái),它只能發(fā)熱幾千萬(wàn)年而已。可我們腳踩的大地的年齡都以“億”來(lái)計(jì)算了,它總不能比我們腳下的大地還年輕。

上世紀(jì)20年代,有人猜測(cè),它們的能量不是來(lái)自我們所認(rèn)為的那種燃燒,而是來(lái)自一種原子核級(jí)別的反應(yīng)。

盡管那些能發(fā)光的天體可以依靠這種方式熱烈蓬勃得活躍很多年,但一切也終歸有耗盡的時(shí)候。

那一天來(lái)臨時(shí),又會(huì)發(fā)生什么呢?

奇怪的星星

19世紀(jì)上半期,有人發(fā)現(xiàn)天狼星的前進(jìn)方式有微小的“擺動(dòng)”,他推測(cè),附近可能還有一個(gè)“大家伙”在拉扯著它。


到了19世紀(jì)60年代,果然有人觀測(cè)到它旁邊還有一個(gè)“伙伴”。

但這個(gè)“伙伴”令當(dāng)時(shí)的學(xué)者非常困惑。在理論計(jì)算中,它應(yīng)該質(zhì)量很大,個(gè)頭也應(yīng)該不小。然而觀測(cè)結(jié)果是,它太小了。

另外,還發(fā)現(xiàn)它熱得嚇人,但又不太亮,簡(jiǎn)直是一個(gè)矛盾的集合體,實(shí)在令當(dāng)時(shí)的人們摸不到頭腦。

有人就推斷,它可能是那些能自己發(fā)光的天體留下來(lái)的“遺體”。它可能經(jīng)歷了非常劇烈的坍縮,導(dǎo)致密度大得出奇;它可能以前溫度極高,現(xiàn)在已經(jīng)停止了內(nèi)部的反應(yīng),正處于一個(gè)靠殘余熱量發(fā)光的冷卻階段。

這個(gè)推測(cè)解釋了它的異常,得到了很多人的贊成。有人給這種天體取了一個(gè)名字,叫白矮星。


上世紀(jì)30年代,有個(gè)年輕人提出,那些能自己發(fā)光的天體,到最后并不是全都變成這么一個(gè)“小東西”。它們到末期會(huì)成為什么樣,應(yīng)該和質(zhì)量有關(guān)系。

但他的觀點(diǎn)和當(dāng)時(shí)的權(quán)威看法是相反的。他的工作一度不順利,而后來(lái)證明,他的觀點(diǎn)是正確的。

當(dāng)一群人在討論研究這種“矛盾天體”的時(shí)候,另一群人也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的東西。

上世紀(jì)30年代,有人發(fā)現(xiàn)了中子。當(dāng)時(shí)就有人提出,可能存在一種由這種粒子構(gòu)成的天體,它應(yīng)該個(gè)頭不大,但質(zhì)量很大。

果然,到了60年代,另一個(gè)年輕人在天文臺(tái)工作的時(shí)候發(fā)現(xiàn),每隔1.33秒就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)信號(hào),它非常規(guī)律,就像是某種生命特意發(fā)來(lái)的。

可是接下來(lái),人們又持續(xù)發(fā)現(xiàn)了很多這樣的信息,大家開始意識(shí)到,這可能是某種天體發(fā)出來(lái)的。這就是前人預(yù)言的那種“又小又重”的天體中子星。


它質(zhì)量極大,體積極小,轉(zhuǎn)動(dòng)慣性無(wú)比巨大,外界的干擾幾乎無(wú)法改變它穩(wěn)定的自轉(zhuǎn)節(jié)奏。再加上它能對(duì)外發(fā)出“信號(hào)”,只要確定了自轉(zhuǎn)周期,每接收到一次它的信號(hào),就知道過(guò)去了多少時(shí)間,堪比鐘表。

最終,人們意識(shí)到,這兩種神奇的天體都可以算是某種“遺體”。

質(zhì)量比較小的恒星,會(huì)在穩(wěn)定地發(fā)光發(fā)熱數(shù)十億年之后,留下白矮星;質(zhì)量比較大的,有的會(huì)在生命末期形成黑洞,有的會(huì)形成中子星。

它們到末期時(shí)沒法再維持平衡,會(huì)急劇坍縮。與此同時(shí),它外層的物質(zhì)以特別高的速度向外擴(kuò)散,產(chǎn)生了一場(chǎng)能量爆發(fā),這就是超新星。

這場(chǎng)激烈的爆發(fā)結(jié)束后,它的中心會(huì)留下一個(gè)中子星,其他物質(zhì)會(huì)久久地彌漫。


我們文章開始時(shí)提到了古人看到的那個(gè)在白天也會(huì)出現(xiàn)的“星星”,就是這樣一場(chǎng)宏大的事件。它所發(fā)出的光線在穿越了重重星海之后,依然能被古人用肉眼在白天捕捉到,可見那是一次多么巨大的爆發(fā)。

真正的坍縮過(guò)程可能只有幾秒鐘,但是它的亮度變化可以達(dá)到幾天到幾個(gè)月甚至數(shù)年。古人看到的那個(gè)星星,就在大白天出現(xiàn)了20多天。后來(lái)也只是人眼不能直接看到了,并非它真的“滅”了。當(dāng)然,光傳播到古人眼中也需要時(shí)間,他們看到的并不是實(shí)時(shí)景象。

我們現(xiàn)在仍然能觀察到那場(chǎng)爆炸留下的痕跡。如果說(shuō)這是一場(chǎng)葬禮,那這場(chǎng)葬禮已經(jīng)持續(xù)了數(shù)千年,還將持續(xù)下去。


盛景還是浩劫?

當(dāng)這種爆發(fā)發(fā)生在很遠(yuǎn)的太空中時(shí),那是盛景;但如果發(fā)生在我們附近,那將是浩劫。

如果它的位置離我們很近,產(chǎn)生的能量束又恰好對(duì)準(zhǔn)我們,臭氧層很難抗住這種沖擊。一旦最外層失守,致命的輻射就會(huì)長(zhǎng)驅(qū)直入,生物根本扛不過(guò)去。

還有拋射出的其他物質(zhì),會(huì)在數(shù)月或數(shù)年后抵達(dá)。那些物質(zhì)一方面讓天空看起來(lái)好像在燃燒,另一方面又成了一張巨大的“遮陽(yáng)網(wǎng)”,地面接收不到足夠的熱量。很少有生命能挺過(guò)這種種危機(jī)。

誰(shuí)也無(wú)法保證,過(guò)去發(fā)生的事情不會(huì)再次發(fā)生,人類的未來(lái)真有可能系在一顆素未謀面的天體上。不過(guò),至少現(xiàn)階段,我們還不會(huì)遭遇到這樣的劫難。

結(jié)語(yǔ)

“超新星”這個(gè)名字很容易引起一些誤會(huì),好像那是一顆新生的“天際成員”。

實(shí)際上那是“老人家”的葬禮。這場(chǎng)葬禮過(guò)于盛大,發(fā)出的光過(guò)于耀眼,讓人們誤以為那是新的成員誕生了。

但它也確實(shí)是一場(chǎng)盛大的創(chuàng)造儀式。在那種極端條件下,會(huì)誕生許多元素,它們也確實(shí)正是誕生新成員的原材料。

它留下的痕跡,既是葬禮的余音,也是新生的序曲。

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