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中子星的自轉速度可達每秒700圈,那麼表面超過光速了嗎?

中子星的直徑不大,所以表面線速度並沒有超過光速。

中子星是由中子緊緊挨在一起組成的天體,所以中子星密度基本就是原子核的密度,高達2億噸每立厘米;根據錢德拉卡極限和奧本海默極限,中子星質量在1.44~3倍太陽質量之間,由此可以估算出,中子星的半徑在10~20公里之間。

自轉速度n=700轉每秒的中子星,假設中子星半徑r=20公里,我們可以算出中子星的表面線速度v:

光速c=30萬公里每秒,所以這顆中子星的表面線速度只是光速30%,並沒有超過光速;實際上,絕大部分中子星的半徑,還達不到20公里,表面線速度也沒有這麼高。

之所以中子星的自轉這麼快,是因為大質量恆星在超新星爆發時,內核體積瞬間縮小為原來的幾十億分之一,內核塌縮形成的中子星繼承了原恆星的絕大部分角動量,半徑縮小的結果就是自轉速度加快。

對於剛形成的中子星來說,自轉速度是非常快的,一般都高達每秒幾十圈到上百圈;隨著中子星向外輻射能量,自轉動能和角動量逐漸減小,自轉速度也會減慢。

剛形成的中子星,溫度高達數百億度,然後溫度會在數分鐘之內,降低到幾十億度,再經過數千年的時間冷卻到幾百萬度,最後經過數百億年冷卻為黑中子星。

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