如果人类尝试一个任务——去中子星采集一汤匙粘稠的中子。不得不说这是一个非常糟糕的任务,中子星会灭掉你,但是以怎样的方式灭掉的?有很多天文爱好者会提出类似的问题:我知道中子星物质是宇宙中最密集的物质,一汤匙的重量相当于一座山。如果我们能从中子星上提取出这种物质,会发生什么呢?本文就来解答一下。

虽然“中子星”这个名字似乎是无害的,但要小心。它们很小,但却是大质量恒星的致命残留物。虽然它们的质量是太阳质量的两到三倍,但它们足够紧凑,实际上一个大城市就足以装得下它。由于这种疯狂的密度,中子星上重力非常高。你很可能认为整个星球会坍塌成一个黑洞,而你几乎是对的。这正是中子星不能超过太阳质量几倍的原因,否则,它们就会变成黑洞,而不是中子星。

蟹状星云

中子星的相称依赖被称为“简并压力”的帮助,这实际上是一种奇特的说法,说中子被挤在一起,形成肘部,从而不能被推挤得更紧。这是著名的“泡利不相容原理”的结果,它说,本质上说,两个中子(或者说电子,在这个问题上)不能以完全相同的位置和状态同时存在。当然你可能也会有兴趣知道,简并压力也会促成白矮星的存在。

简并压力是如此的牛,如果你有一个中子星核心的超级巨星,中子星的物质的坍塌会破坏简并压力,最终产生一个能超过整个星系的爆炸。你可能知道这就是一颗超新星爆炸。你见过蟹状星云(见上图)吗?这就是当你把中子星弄乱的时候导致的结果。

那么,如果你冒昧地去接近中子星,会发生什么呢?

你和你的船将被重力和磁场撕裂。着陆将会非常艰难。中子星每秒可以旋转数千次,其中很多都有比地球强1000万倍的磁场。这将会对你产生负面影响。首先,这些级别的磁场几乎肯定会摧毁任何带有铁磁材料的东西,关键是你的电脑系统。

此外,旋转和强磁场的结合意味着中子星本质上有自己的防御系统。你可能知道它们又被称作“脉冲星”,高能辐射束在天空中隔一段时间就扫过一次。最后,你还试图降落在一个表面以每秒数千公里的速度旋转的星体上吗?

假设你可以降落在中子星的表面。重力大概是地球表面的二千亿倍,如果你觉得这与你无关,那就考虑一下你的头部和你的脚之间的重力差异大约是6000万克。这个会让头和脚压扁在一起,你的身体绝对支撑不了。

爆发性减压。因为我喜欢你,我会让你再活一阵子。我假设您可以利用特殊传输技术之类的东西,而在中子星表面上着陆并不是必需的。假设你把一汤匙中子星物质直接从核心运输到货舱,我说的是“核心”,因为中子星外壳没有采集价值有点无聊——它主要是像铁这样的重元素。要想获得纯产品,你需要深入挖掘。

接下来会发生什么?这就是乐趣真正开始的地方。首先需要意识到,我们正在谈论的密度,这意味着一汤匙的总质量是地球上100亿吨,这相当于一座大山的质量。在中子星内部,恒星的巨大引力和中子的简并压力之间存在着微妙的平衡。一旦我们提取了中子,所有的平衡都打破了。

我们不再有把中子压缩在一起的重力压力,记住,这些中子的温度是几百万度。气体压力很大,即使你可以用运输机将你的中子星传送到你的飞船上,压力的突然减少也会导致气体膨胀。假设有一个大小不等的货舱,那么中子星物质会产生一种压力,比如一种千万亿倍的大气压,货舱可以承受吗?

中子炸弹。假设中子的膨胀没有彻底摧毁你的飞船,最坏的情况还没有到来。在中子星内,简并压力也阻止中子做他们通常想做的事情:衰变。如果中子在原子核内,它们可以在很长一段时间内保持在一起,但它们本身并不是很长寿,在正常的人类时间尺度上是如此。

与许多亚原子粒子相比,中子的寿命只有十亿分之一秒甚至更少,而中子的寿命只有10分钟。在那十分钟后(平均),一个中子衰变为一个质子,一个电子,通常是无法检测的反中微子。

没什么大不了的,对吧?错了!我们终于可以调用所有物理方程中最著名的方程:E = mc。这告诉我们每一个衰变释放出多少能量。取中子的质量,减去质子的质量,电子,和可以忽略的反中微子质量,这就是质量损失。乘以光速的平方,得到释放的能量。

在中子衰减的情况下,约0.08%的质量被转化为能量,这听起来并不太多,但在你汤匙的中子星物质,它最终生产的能量大约10 的27次方焦耳——约为太阳在3秒钟释放的全部能量。

也许你没有很直观的感觉得到能量到底有多少,所以另一种说法是,中子衰变释放了1万亿兆吨核弹的等效能量。长远来看,这大约是第一枚核弹的50万亿倍,而且很容易摧毁地球上所有的生命。记住,中子的半衰期约为10分钟,这意味着一切都将消失,很快就会完蛋!