一颗蚂蚁大中子星碎片掉落太阳系,会有什么后果?

国家地理频道的高分纪录片《撤离地球》讲述了一个中子星闯入太阳系,人类在最短的时间内制造宇宙飞船逃离地球的故事,当然这是一整颗中子星,假如一个中子星碎块闯入太阳系,后果会怎么样呢?

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撤离地球剧照

中子星是一种什么物质?

简单的说中子星就是恒星发展的其中一个结局,恒星发展一般会有三个结局,白矮星、中子星和黑洞,为什么会有不同的结局是因为诞生这些天体的恒星质量不一样。

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恒星的几个结局

白矮星

一般在7-10倍太阳质量内的恒星,未来的发展就是白矮星,这些白矮星也有一些不一样,比如太阳质量一半的恒星就属于静悄悄的那种,但它会因为质量比较小,燃烧缓慢而获得上万亿年的寿命,但最终燃料烧完,内核失去辐射压支撑,引力突破电子简并力,内核诞生为白矮星!

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稍大一点则会有一个氦闪过程,比如在2.5倍质量以内,这种类型恒星会烧到氦,但会在核心堆积,等到质量足够多,温度足够高时,氦会突然剧变,形成氦闪,而内核高温也会使氢燃烧更剧烈,形成红巨星,但最后烧完形成白矮星

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典型的白矮星,比地球略小,但却有太阳的质量

更大一点质量的恒星则不会经历氦闪,在红巨星后变成白矮星。

中子星

一般大于10倍小于30倍质量的恒星,未来的发展就是中子星,它的过程和白矮星形成不一样,由于这个质量的恒星质量很大,内核的高温会一直烧到铁核,到这个时候恒星内核突然不再产生热量,外壳会在引力作用下坍缩,内核,外壳会在光速40%的速度下撞击,引爆超新星爆发!

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内核则由于压力过大,电子简并力也无法抵挡引力的压缩,电子被压入质子,变成中子,所以中子星一种以中子状态存在的天体,约束它的是巨大质量产生的引力。

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比较好玩的是中子星和白矮星一起,两者都是质量越大,体积越小,因为更大的质量更能压缩它们自身!

黑洞

当内核的质量超过奥本海默极限时,那么内核坍缩可能刹不住车,直接坍缩向无限小的黑洞了,当然这个过程会伴随超新星爆发,但也有极大质量的恒星会经历光致蜕变直接坍缩成黑洞!

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中子星碎块闯入太阳系,后果会怎么样?

上文中我们知道,中子星是在强大的引力下形成,所以它的碎块当然也是中子星物质了,如果它闯入太阳系结果怎样呢?会将整个太阳系拉过去吗绕着它公转吗?

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这些中子星物质有多重?这块蚂蚁大小的中子星物质算它多大呢?最大的蚂蚁长达3.7厘米,这体积也不好算,就算它一立方厘米吧,比较省事,各位不要吐槽哈!按中子星的密度大约在8^14~10^15克之间计算,这个块物质质量最小也8亿吨!

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尽管看起来比较重,但也不过一颗小行星的质量,它在太阳系内根本就成不了气候!所以它的质量我们无需考虑!但更可怕的事情在后头!

中子星物质无法保持它的中子物质形态能约束中子星物质的只有强大的引力,因此脱离了中子星引力的物质,它会处在一种非常可怕的临界状态,因为自由中子的平均寿命约为15分钟,衰变时会释放出一个电子和一个反中微子,这个衰变过程释放的衰变能为:

0.782343 MeV

中子的质量为:939.5654133(58) MeV

大约产生0.08%的质量损失

所这个蚂蚁大小的中子星物质大约在15分钟后就变成其他物质,它的变化绝对令人惊喜,因为这块物质变成贵金属的概率极高,各位可能听过中子星合并产生数个地球质量大小的黄金,而事实上真的会发生!

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除了在衰变过程中变成各种贵金属,当然包括黄金一起,但同时会有0.08%的质量损失,那么8亿吨中大约有64万吨的质量消失转换为能量了!这个规模是多大呢?广岛原子弹只有一克的质量损失,能量是2万吨TNT当量!

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所以这个天文数字般的能量大约会在15分钟内释放,因此各位就得祈求这颗碎块是从哪里进太阳系了,如果是柯伊伯带,那么在那个方向出现一次能观测到的强烈闪光!

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如果透过超空间直接到达地球附近,那么地球就危险了,因为它的衰变伴随着巨大的能量释放,当然主要以高能射线和光辐射表现,地球朝着它出现的一方就遭殃了!

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如果它直接出现在地球上的话就惨了,因为地球根本经不起一次64万吨质量亏损产生的能量,这回直接将地球炸裂,当然它还不至于将地球彻底摧毁,但人类已经消失不见了!

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不过最有可能的是,这个碎块根本就到不了地球,因为没有所谓的超空间,不会突然出现,那么它在离开母星中子星的时候起,15分钟内就烟消云散了!

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