什么是中子星？

宇宙是各种各样奇怪而奇异的物体的家园，这些物体似乎违反了逻辑。这个宇宙中有些东西就是奇怪的定义。也许没有比中子星更好的例子来说明宇宙有多奇怪了。它们的存在本身就是科幻小说中的东西，它们是违背我们世俗逻辑的完美例子。究竟什么是中子星？它们是如何形成的？他们的行为如何？

物质如何保持在一起？
在讨论什么是中子星以及它们是如何形成的之前，重要的是讨论在中子星形成过程中起作用的物理定律。这个讨论从一个简单而深刻的问题开始：是什么阻止了物质自身坍塌？在大多数情况下，物质似乎相对稳定。毕竟，日常物品不会自己塌陷。在宇宙中的每两个原子之间，都存在使它们分开的物理压力。有趣的是，单个原子之间的距离是如此之大，以至于宇宙中的一切几乎都是空的。如果原子之间的距离没有现在那么大，所有形式的物质都会迅速坍塌。值得庆幸的是，物理定律使原子分开，这是由于称为泡利不相容原理的物理原理。根据泡利不相容原理，没有两个费米子（费米子是一类包含质子、中子和电子的粒子）可以同时占据空间的同一区域。基本上，没有两个质子、中子或电子可以同时占据同一个空间区域。泡利不相容原理是物质不会自行坍缩的原因。由于没有两个费米子可以占据同一个空间，它们之间保持着一定的距离。泡利不相容原理描述的原子之间的压力称为电子简并压力。为了克服电子简并压力，您需要以某种方式将原子挤压在一起。为了做到这一点，你需要巨大的压力。如果你想找到有这种压力的东西，

中子星是如何形成的？
存在一个临界质量，如果宇宙中的任何物体超过，将能够克服电子简并压力。这个质量大约是太阳质量的 1.4 倍。任何比这个数字更大的恒星都有可能克服电子简并压力。明星是怎么做到的？当一颗大质量恒星耗​​尽其可用氢的供应时，其巨大的引力开始压缩恒星并在自身重量下坍塌。随着恒星坍塌，压力猛增。恒星核心的压力变得如此之高，以至于电子简并压力不再强大到足以将原子分开。电子和质子被挤压在一起并合并。由于电子带负电荷而质子带正电荷，因此这两种电荷相互抵消并形成中子。最终，恒星的整个核心都是由中子组成的。垂死恒星的核心变成了中子星。恒星的外层继续坍塌并撞击中子星。这种撞击产生的力量使坍缩的恒星反弹并爆炸成强大的超新星。这颗恒星只剩下一团巨大的恒星物质云，围绕着新形成的中子星。尽管中子星曾经是一颗直径数百万英里的恒星，但极端压力会将其压缩到只有几英里宽。事实上，中子星一般不比一个典型的城市大。它们可能很小，但它们的重量令人难以置信。中子星的重量是太阳的许多倍。事实上，如果你给你的汽车涂上中子星材料，它会变得很重，以至于它会沉入地核。

中子星旋转时会发生什么？
每颗恒星，包括我们的太阳，都在旋转。就像围绕它们运行的​​行星一样，恒星也有自转速度。当恒星坍缩时，它的自转速度会加快，恒星会旋转得更快。要了解这是如何工作的，请想象一个溜冰者将他们的手臂向内伸展以增加他们旋转的速度。对于明星来说，原理是完全一样的。随着坍缩恒星旋转得越来越快，其核心的中子星也旋转得越来越快。除了自转速度之外，每颗恒星都有自己的磁场，当恒星坍缩时，它的磁场也一样。令人惊讶的是，当你减小磁场的大小时，它的强度实际上会成倍增加。因此，当一颗恒星坍缩时，正在形成的中子星开始快速自转，同时具有极强的磁场。中子星的磁场也会产生一个等强度的电场。电场从中子星中释放出带电粒子，这些粒子通过磁场汇集到中子星的北极和南极。带电粒子形成两束光，一束从每一极发出。随着中子星自转，光束也随之自转，从远处看，中子星似乎在闪烁。以这种方式表现的中子星被称为脉冲星，因为它们似乎在太空中脉动。在某种程度上，脉冲星可以被认为是宇宙灯塔。平均而言，一颗脉冲星每秒会旋转一次，但观察到有些脉冲星的旋转速度甚至比这还要快。