中子星是什麼

中子星（neutron star）是恆星演化到末期，經由重力崩潰發生超新星爆炸之後，可能成為的少數終點之一，質量沒有達到可以形成黑洞的恆星在壽命終結時塌縮形成的一種介於白矮星和黑洞之間的星體，其密度比地球上任何物質密度大相當多倍。 絕大多數

中子星實則是超新星爆發後的遺骸。質量約為太陽8倍以上的超新星爆炸後，並不會完全消失，而留下這個緻密的星體——中子星。由於這樣的超新星質量極大，導致了可怕的內部壓力，使得原子核外的電子，全都被壓縮進了原子核內部。而使得核內正電荷的質子與負電荷的電子中和成為中子，這樣的緻密星體由只有中子的原子核組成，故而得名中子星。

這些都是恆星殘海它們的不同就在於原來恆星的質量。 恆星都是質量很大，會發光發熱的星體。它們放出能量是因為在進行劇烈的核反應。也是由於這種“爆炸”使它們維持着較大的體積。而任何反應都象燃燒一樣，總有把燃料燒盡的一天。核反應也不例外。

同白矮星一樣，中子星是處於演化後期的恆星，它也是在老年恆星的中心形成的。只不過能夠形成中子星的恆星，其質量更大罷了。根據科學家的計算，當老年恆星的質量為太陽質量的約8~2、30倍時，它就有可能最後變為一顆中子星，而質量小於8個太陽的恆星往往只能變化為一顆白矮星。

我們知道，物質通常是由各種原子構成的，而原子又是由原子核和繞其運動的電子組成。原子核是非常緻密的，由帶正電的質子和不帶電的中子緊密結合而成。1932年，英國物理學家查德威克發現中子以後，前蘇聯物理學家朗道就大膽地預言了宇宙中可能存

中子星的特徵有超高壓強，超高温、超流、超導、超強磁場等性質。一顆自轉着的中子星不僅發出無線電波，還發出所有類型的輻射，和可見光脈衝。它的結構和地球類似，是分層的，最外一層是固體。它的表面温度有1000萬℃，比太陽的表面温度高1000倍。中子星輻射χ射線、γ射線和可見光。中子星有極強的磁場，它使中子星沿着磁極方向發射束狀無線電波。中子星自轉非常快，能達到每秒幾百轉。中子星的磁極與兩極通常不吻合，所以如果中子星的磁極恰好朝向地球，那麼隨着自轉，中子星發出的無線電波束就會像一座旋轉的燈塔那樣一次次掃過地球，形成無線電脈衝。人們又稱這樣的天體為“脈衝星”。

中子星，又名波霎（注：脈衝星都是中子星，但中子星不一定是脈衝星，我們必須要收到它的脈衝才算是。）是恆星演化到末期，經由重力崩潰發生超新星爆炸之後，可能成為的少數終點之一。恆星在核心的氫於核聚變反應中耗盡，完全轉變成鐵時便無法從

擴展閲讀，以下內容您可能還感興趣。

中子星是什麼天體

子星是白矮星的衰變，它是一種密度很大的正物質，但不是氣體，只有太陽一類的星雲才是氣態的，而黑洞則是中子星衰變後的反物質，能與正物質發生湮滅反應，比人類現在所掌的武器威力還要大1萬倍。

中子星是什麼?

中子星是處於演化後期的恆星,它也是在老年恆星的中心形成的。只不過能夠形成中子星的恆星，其質量更大罷了。根據科學家的計算，當老年恆星的質量大於十個太陽的質量時，它就有可能最後變為一顆中子星，而質量小於十個太陽的恆星往往只能變化為一顆白矮星。

典型中子星的直徑為20公里，質量約等於太陽的質量。因此，它們的密度極高，約為水的10的14次方倍，大體相當於原子核內部的密度。在某種程度上，中子星可以認為是由其自身引力吸在一起的巨核。在密度最大的中心處，物質據信主要是超子和介子。在中介層則多為中子，而且可能處於“超流”狀態。儘管温度可能達到百萬度的高温，最外面的1000米還是固體的。外殼由各種原子核組成的點陣結構和簡併的自由電子氣所組成。外殼內是一層主要由中子組成的流體，在這層中還有少量的質子、電子和μ介子。

對於中子星內部的密度高達10的16次方克/立方厘米的物態，目前有三種不同的看法：①超子流體；②固態的中子核心；③中子流體中的π介子凝聚。在極高密度下，當重子核心彼此重疊得相當緊密時(這種情形有可能出現於大質量中子星的中心部分)，物質的性質如何，是一個完全沒有解決的問題。中子星的質量下限約為0.1太陽質量,上限在1.5～2太陽質量之間。中子星半徑的典型值約為10公里。密度最低的固態表面是高密度的鐵。

中子星另一個重要特徵是存在強度極高的磁場，超過10的12次方高斯，它使表層的鐵聚合成長長的鐵原子鏈：每個原子都被壓縮並沿磁場被拉長，而且首尾相接，形成從表面向外伸出的“須狀物”。在表面以下，由於壓力太高，單個原子不能存在。它使中子星沿着磁極方向發射束狀無線電波（無線電波）。中子星自轉非常快，能達到每秒幾百轉。中子星的磁極與兩極通常不吻合，所以如果中子星的磁極恰好朝向地球，那麼隨着自轉，中子星發出的無線電波束就會象一座旋轉的燈塔那樣一次次掃過地球，形成無線電脈衝。人們又稱這樣的天體為“脈衝星”。1967年發現了脈衝星，首次證明了中子星的存在。現已發現1620多顆脈衝星，普遍認為它們就是旋轉的中子星。蟹狀星雲脈衝星和船帆座脈衝星的脈衝週期極短，説明它們不可能是白矮星。據認為，脈衝星是由於它們的旋轉和強磁場而產生的一種電動力學現象，就像發電機的情況一樣。另有證據表明，某些雙星X射線源也包含着中子星，它們似乎是由於壓縮從伴星吸積到它們表面上的物質而發出X射線的。中子星據信是超新星爆發形成的，在該過程中，隨着核心密度增至10趵15次方/立方厘米，中子壓力便會頂住中心核的坍縮。若坍縮中心核的質量超過太陽質量的2倍，則不能形成中子星而可能變成黑洞。

中子星的外殼

中子星是一種比白矮星密度更大的恆星，主要是由中子以及少量的質子、電子所組成的超密恆星。1932年發現中子後不久，朗道就提出可能存在由中子組成的緻密星。1934年巴德和茲威基也分別提出了中子星的概念，而且指出中子星可能產生於超新星爆發。1967年英國無線電天文學家休伊什和貝爾等發現了脈衝星。不久，就確認脈衝星是快速自轉的、有強磁場的中子星。它的外層為固體外殼，厚約1千米，密度為100萬～1億噸／釐米3，主要是由各種原子核組成的點陣結構和自由電子氣。外殼內是一層主要由中子組成的流體，其密度大約為1億～10億噸／釐米3，在這一層中還有少量的質子、電子和μ介子。對於中子星中心部分的密度高達10億噸／釐米3以上的物態，目前還存在着三種不同的觀點：

（1）認為是超子（一種質量大於核子質量的粒子）流體；

（2）是固態的中子核心；

（3）是中子流體中的π介子凝聚。子、電子和μ介子凝聚。

中子星不僅密度高達1億噸每立方厘米以上，而且它的磁場強度也高達1億特斯拉以上。中子星的體積很小，它的半徑的典型值約為10千米,質量下限約為0．1太陽質量，上限為1．5～2個太陽質量.

中子星爆發之前的表面

中子星是由恆星演化而來的。在中子星裏，壓力是如此之大，電子被壓縮到原子核中，同質子中和為中子，使原子變得僅由中子組成。而整個中子星就是由這樣的原子核緊挨在一起形成的。可以這樣説，中子星就是一個巨大的原子核，中子星的密度就是原子核的密度。

在形成的過程方面，當恆星外殼向外膨脹時，它的核受反作用力而收縮，核在巨大的壓力和由此產生的高温下發生一系列的物理變化，最後形成一顆中子星內核。而整個恆星將以一次極為壯觀的爆炸來了結自己的生命。這就是天文學中著名的“超新星爆發”。

銀河系中著名的氣體星雲——蟹狀星雲的中心星就是一顆中子星（脈衝星）。蟹狀星雲通過X射線發射的能量比它在光學波段的能量高100倍左右。儘管如此，即使在可見光波段，這個星雲的光度也是非常巨大的：它的距離為6,300光年,這樣它的視亮度對應的絕對星等就是-3.2等左右，超過太陽光度的1000倍。它在所有波段的總光度估計是太陽光度的100,000倍，也就是5*10^38爾格/秒！

中子星是目前已知的恆星中最小的。由於中子星的體積很小，所以不能用熱輻射接受器觀測到。但接收到它們的無線電脈衝，在研究脈衝星和雙星X射線源時發現了它們.

中子星的引力

由於中子星單位體積的質量極大,使其具有強大的引力,與黑洞類似,中子星會使其附近的時間與空間發生扭曲,光子也要以拋物線的軌跡才能逃脱中子星引力的束縛.當中子星與其他星體接近時,星體的物質會被中子星奪取,物質在中子星的赤道面上形成吸集盤,中子星的兩極會產生物質噴流,中子星的噴流可能比黑洞還要巨大..

天文信息

2007年3月20日光明網-光明日報：歐洲空間局的科學家最近宣佈,他們藉助強大的“Integral”天文望遠鏡,發現了迄今轉速最快的中子星,每秒旋轉1122圈,比地球自轉快1億倍。

最先觀測到這顆星的西班牙天文學家庫克勒説,早在1999年便已發現了這顆代號為J1739-285的中子星,但不久前才通過望遠鏡算出它的轉速。

這顆中子星的直徑約10公里,但質量卻與太陽相近,其密度驚人,高達每立方厘米1億噸。其巨大引力從臨近恆星不斷奪取大量炙熱氣體,並不斷誘發熱核爆炸。

天文學家正是通過這種現象發現了它。此前的中子星自轉紀錄是每秒716圈,恆星轉速一般在每秒270-715 圈。700圈曾被認為是天體旋轉極限,按目前的物理學理論,轉速超過此極限,恆星將被強大離心力摧毀或化 為黑洞。但最新發現否定了這一看法。

理論上,每秒1122轉並不是旋轉極限,大型中子星轉速有可能高達3000轉。令天文學家困惑的是,為什麼天體在高速旋轉的強大離心力下,卻依然會不斷收縮,而且不損失自身物質。

中子星又稱脈衝星，是除黑洞外密度最大的星體，同黑洞一樣，也是20世紀60年代最重大的發現之一

那是1967年8月，劍橋無線電天文台的女研究生貝爾在紛亂的記錄紙帶上察覺到一個奇怪的“干擾”信號，經多次反覆鑽研，她成功地認證：地球每隔1.33秒接收到一個極其規則的脈衝。得知這一驚人消息，她的導師休伊什曾懷疑這可能是外星人——“小綠人”——發出的摩爾斯電碼,他們可能在向地球問候。但是，進一步的測量表明，這個天體發出脈衝的頻率精確得令人難以置信,並沒有電碼的明顯豐富信息。接下來，貝爾又找出了另外3個類似的源，所以排除了外星人信號，因為不可能有三個“小綠人”在不同方向、同時向地球發射穩定頻率信號。再經過認真仔細研究，1968年2月，貝爾和休伊什聯名在英國《自然》雜誌上報告了新型天體——脈衝星的發現，並認為脈衝星就是物理學家預言的超級緻密的、接近黑洞的奇異天體,其半徑大約10公里，其密度相當於將整個太陽壓縮到北京市區的範圍，因此具有超強的引力場。乒乓球大小的脈衝星物質相當於地球上一座山的重量。這是20世紀激動人心的重大發現，為人類探索自然開闢了新的領域，而且對現代物理學的發展產生了深遠影響，成為上世紀60年代天文學的四大發現之一。

然而，榮譽出現了歸屬爭議。1974年諾貝爾物理學獎桂冠只戴在導師休伊什的頭上，完全忽略了學生貝爾的貢獻，*一片譁然。英國著名天文學家霍伊爾爵士在倫敦《泰晤士報》發表談話，他認為，貝爾應同休伊什共享諾貝爾獎，並對諾貝爾獎委員會授獎前的調查工作欠周密提出了批評，甚至認為此事件是諾貝爾獎歷史上一樁醜聞、性別歧視案。霍伊爾還認為，貝爾的發現是非常重要的，但她的導師竟把這一發現扣壓半年，從客觀上講就是一種盜竊。更有學者指出，“貝爾小姐作出的卓越發現，讓她的導師休伊什贏得了諾貝爾物理獎”。著名天文學家曼徹斯特和泰勒所著《脈衝星》一書的扉頁上寫道：“獻給喬瑟琳·貝爾，沒有她的聰明和執著，我們不能獲得脈衝星的喜悦。”

關於脈衝星真正發現者的爭論和對諾貝爾獎委員會的質疑，已經歷了40年。40年後的今天,它再次成為關注話題。回首往事，作為導師的休伊什獲得了諾貝爾獎，無可厚非，但貝爾失去殊榮，卻令人感到惋惜。如果沒有貝爾對“干擾”信號一絲不苟的追究，他們可能錯過脈衝星的發現。若把諾貝爾獎“競賽”比作科學“奧運會”，那麼，40年前的“裁判”們顯然吹了“黑哨”，至少是誤判,這玷污了諾貝爾獎的科學公正權威性。

最近，貝爾訪問北京期間，筆者與她談起脈衝星的發現經歷和對諾貝爾獎的看法，她説，脈衝星發現後不久，她就*離開了劍橋大學。沉默稍許,她直言,上世紀60年代，科學機構普遍存在忽視學生貢獻的傾向，特別是女學生。導師經常以“上級領導”自居,將學生成果竊為己有,然後想辦法把學生一腳踢開。然而,1993年，兩位美國天文學家因發現脈衝星雙星而榮獲諾貝爾獎時，諾貝爾獎委員會格外精心,邀請貝爾參加了頒獎儀式，算是一種補償吧。1968年,離開劍橋後，她和休伊什沒有再合作，直到上世紀80年代，他們才在一次國際會議上相見，並握手言和。脈衝星發現以來，除了諾貝爾獎，她榮獲了十幾項世界級科學獎，併成為科學大使

中子星的質量能夠達到一立方厘米上億噸，這是什麼概念？

中子星的確密度很大，中子星可以説是宇宙中可怕程度僅次於黑洞的天體，其表面的引力場異常強大，和黑洞有得一拼，換句話來説，中子星就是一顆失敗的黑洞。

典型的中子星密度在上億噸每立方厘米，也就是相當於水密度的100萬億倍！白矮星幾十噸每立方厘米的密度跟中子星比起來，似乎有點微不足道了。事實上，如果把地球的密度壓縮成和中子星一樣的話，那麼地球的直徑將只會有22米，而像太陽這麼大的天體，壓縮之後的半徑也不過只有10公里。

中子星的密度為每立方厘米8^14~10^15克，相當於每立方厘米重1億噸以上  。此密度也就是原子核的密度，是水的密度的一百萬億倍。對比起白矮星的幾十噸/立方厘米，後者似乎又不值一提了。如果把地球壓縮成這樣，地球的直徑將只有22米!事實上，中子星的密度是如此之大，半徑十公里的中子星的質量就與太陽的質量相當了。

質量在太陽8倍到20倍的老年恆星，生命末期它會形成一顆中子星，而質量不足8倍太陽質量的恆星，則會變成一顆白矮星。白矮星和中子星的物質存在狀態是完全不同的，簡單來説，白矮星的物質還是以原子的狀態存在，只不過原子之間的距離已經被壓縮得不能再小了，不過中子星就可以説完全是一顆巨大的中子組成的星球了，因為在中子星中，電子被壓縮到了原子核之內，和質子結合形成了中子，整個中子星就是一個電中性的星體。

什麼是超新星？與中子星有什麼區別？

恆星自身能發光,有的恆星與大多數恆星不同,其亮度不是長久不變,而實在短期內就會發生明顯的、週期性的變化.把這種亮度起伏變化的恆星稱為變星.光度在短時間內突然增加到原來的幾萬、幾十萬甚至幾百萬倍的爆發性變星,稱為新星.如果爆發後光度突然猛增到原來的1000萬倍以上,這種變星叫超新星.

新星或超新星爆發後,如果恆星的質量很大的話,殘留下來的星體密度極大.當其密度達到或超過原子核密度時,巨大的內壓力,會把電子擠如原子核內,電子與質子結合成中子.這種由中子組成的恆星稱為中子星.

可見超新星和中子星的主要區別是能量和組成物質不同.

中子星上面的物質是什麼樣的

找了一張圖説明一下。

首先説明，到目前為止，中子星的確切結構和物質組成還不是很清楚，都是根據物理學定律什麼的連算帶蒙弄出來的。

上圖是中子星的局部縱切面。上面是密度，下面是半徑，中間是物質組成和形式。

在中子星的表層，是一層鐵原子核加自由電子海。厚度只有幾百米，可能是簡併態形式的固態。這種固態與温度無關。所以對於中子星，可以作為絕對零度來處理，對結果不會有影響。

向下，是鐵原子核、加中子、加少量自由電子層，厚度也只有幾百米，但隨着其中中子數量的增加，密度也隨之增大。

再向下，是以中子為主的結構了，其中只有極少量的質子和電子。這一層是液態的，而且具有超流體性質，其中沒有阻力。超流必然超導，所以這一層除了是超流體外，也是超導體。這一層也是最厚的，有大約10公里厚。

再向下，就是中子星的核心了，物質存在狀態不明，各種説法都有。圖中只是各種説法中的一種。

還有一點要説明，就是各層次的劃分不是嚴格的。各層之間沒有明顯的分界線，是連續的。各層的厚度也不一定，隨中子星的質量不同而有變化。一般認為，中子星質量越大，下面幾層越厚。但表面層的厚度是基本不變的。

大致就是這樣。