中子星的密度高达每立方厘米十亿吨,为何存在这么高的密度?

中子星的密度,基本就是原子核的密度,每立方厘米高达10亿吨,中子星是宇宙中的极端天体,属于恒星演化的产物之一。

一个氢原子的直径,大约是10^-10米数量级,氢原子核的直径大约是10^-15米数量级,说明在原子内部,还存在很大的空间;受量子力学的限制,原子核内部的空间很难被压缩,但是一些极端情况下例外。

宇宙中有四种基本作用力,强力、弱力、电磁力和引力;强力和弱力的作用范围很小,电磁力存在引力和排斥力,能相互抵消,唯有引力可以无限叠加,而且引力的作用范围无限远。

大质量恒星在演化末期,核聚变反应减弱导致自身引力占据主导作用,使得恒星在自身引力作用下塌缩,从而形成超新星,并留下一个核心部分,如果核心部分的质量在1.44~3倍太阳质量之间,就有可能形成中子星。

我们知道原子核由质子和中子组成,质子带电,中子不带电,在恒星塌缩时,自身物质无法抵抗强大的引力,使原子的核外电子落入原子核当中,与质子中和形成中子,于是一颗全部由中子组成的天体形成了。

在中子星内,由中子简并压力和万有引力相抗衡,中子星就如一个巨大的原子核,密度与原子核的密度相当,高达每立方厘米1~20亿吨,相当于把地球压缩成直径22米的球体,是非常不可思议的密度。

早在公元1054年,我国宋代天官就记录了一次超新星爆发,并持续观测了好几个月,亮度极大时白天都肉眼可见;这颗超新星最终形成了著名的蟹状星云,距离地球6500光年,蟹状星云的中心,就是一颗高速旋转的中子星,每秒自转大约30圈。