宇宙中充满了各种神秘的天体和物质,因此未解之谜、新发现和新理论层出不穷。在宇宙事物的清单上,一种外国食物的名字“意大利面条”赫然在列。准确地说,宇宙中有一种叫做“核意大利面”的物质,这意味着这种物质的形状就像意大利面。除了它非常特殊的名字,它也是宇宙中最强的物质之一。要摧毁它,你需要用100亿倍于压碎钢铁所需的能量。
接下来,让我们开始了解这种神奇的物质。
顾名思义,核面
为了理解核意大利面,我们仍然需要从中子星开始。晚年恒星的核心在重力作用下不断坍塌,导致超新星爆炸,留下黑洞或中子星。中子星的半径通常约为10公里,质量是太阳的1.4到2.16倍。人们可以想象中子星内部的密度有多大。一块方糖(1立方厘米)大约和珠穆朗玛峰(10亿吨)一样重。
顾名思义,中子星主要由中子以及一些电子和质子组成。中子星的结构与地球非常相似。它们也有坚固的外壳。越向内,压力越大。在壳层中,压力将中子和质子结合成原子核。中子星内部会是什么样子?由于天文学家无法在实验中创造如此大的压力来观察高压下的中子和质子,他们不得不使用计算机来模拟中子星的内部。模拟结果让科学家们大吃一惊:随着压力的增加,这种物质的形状和所有种类的意大利面条一样。然而,这只是计算机模拟的结果。
根据“理论”,在壳层下,巨大的压力使中子和质子聚集在一起形成一个类似于球形意大利面条的原子核。然而,随着压缩力的不断增强,质子没有足够的电排斥力来保持球形,因此球状核结构被挤压成长条状的意大利面条。随着压缩继续升级,原子核将变成片状意大利面条。
观察结果与理论有关。
那么这种神奇的物质有什么用呢?
首先,它可以解释为什么脉冲星(一种发射成对电磁波的中子星)的旋转周期很短。在脉冲星发射电磁波的过程中,由于大量能量的释放,脉冲星的速度必然会变慢,因此天文学家应该能够发现速度较慢的脉冲星,即旋转周期较长的脉冲星。然而,天文学家已经观测到了大量的脉冲星,但是没有一颗脉冲星的旋转周期超过12秒。
科学家认为脉冲星产生电磁波是因为它们内部电子和质子的不均匀分布。高速旋转的质子和电子将产生强磁场,在极地区域发射强电磁波。此外,磁场还将导致脉冲星内部电子和质子分布更加不均匀,进一步加强磁场,导致脉冲星发射的能量增加,这将降低速度,从而延长脉冲星的旋转周期。
但是如果脉冲星内部有一种核意大利面形式的物质,这种物质会阻止磁场的增加,脉冲星的速度不会减慢。最后,由于核平面的限制,磁场将逐渐稳定,这使得脉冲星停留在一个旋转速度(或旋转周期)。
其次,如果中子星内部确实有一个核意大利面,它会使中子星的表面有一个不规则的形状,表面凸起是“山”。尽管这些山丘可能只有几厘米高,但这些不规则的山丘仍然会导致引力波的异常。例如,宇宙相当于一个蹦床的表面,而中子星相当于一个被囚禁在蹦床表面的弹丸。如果铅球的形状是规则的,即使它一直在旋转,也不会引起任何波纹。然而,如果推铅球的表面非常不规则,它会影响周围的高速旋转。
当然,我们不能真正进入中子星内部去寻找答案。核意大利面条只是科学家基于计算机模拟提出的理论结果。虽然目前“山”引起的引力波异常对我们来说可能太弱而无法观测,但由于核意大利面预测的引力波异常一直存在,如果我们发现单颗中子星引起的引力波异常,我们就可以反过来确认核意大利面的存在。