最快的中子星1秒轉2000圈,它表面的速度能超過光速嗎?
最快的中子星1秒轉2000圈,它表面的速度能超過光速嗎?
在宇宙中有許多人類難以想像的天體存在,中子星就是其中之一。相信了解天文知識的朋友一定不會陌生,中子星是核心質量中等大小(在1.44~3.2倍太陽質量之間)的恆星,在經過了主序星和紅(超)巨星階段後,內核坍縮形成的天體,而且這樣的天體在宇宙中並不算少見。
中子星之所以叫做這個名字,原因也是因為組成它的物質,都是以中子的形式存在的。由於巨大的引力作用,中子星上的物質無法再保持自身的原子結構,電子和質子結合成了中子,緊密地排列在一起就形成了中子星。科學家估算中子星物質的密度,只要1立方厘米就能達到10億噸左右,相當於地球上一座大山的質量。
與此同時,中子星自身的轉速通常也是很快的,通常都能達到一秒鐘幾十圈上百圈,如果不是有巨大的引力吸引,估計上面的物質都要被甩飛出去。目前人類發現的最快的中子星,轉速能夠達到1秒鐘接近2000圈,平均0.5毫秒自轉一圈,眨個眼的功夫就能轉個幾百圈。
於是有人提出了疑問:既然中子星的自轉速度這麼快,那麼在它們「赤道」附近的地方,轉速有可能超過光速嗎?
如果中子星和地球一樣大的話,那麼它們自轉的線速度輕鬆就能超過光速——但實際上中子星的體積都特別小,半徑最大只能達到20公里左右,再大的話內部引力足夠它們坍縮成黑洞,也就不再是中子星了。所以中子星雖然自轉的角速度很快,但線速度卻並不算快,超越光速也是不可能的事情。
我們不妨來做個計算,用最快的中子星轉速1秒鐘2000圈,乘上它半徑20公里的最大尺寸,看看它赤道附近的線速度到底有多少——答案我們很容易就能算出來,是在24~25萬公里/秒左右。我們知道真空光速是30萬公里每秒,所以儘管這個數字非常接近光速,但還是有不小距離的,更何況這還是理想狀態下的最大速度。
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