把中子星放在地球(中子星上的物质放在地球上会如何)
导语:如果从中子星上取一块1立方米的物质,放到地球,会发生什么?
当一颗恒星走到生命的尽头的时候,一般会演化成三种天体中的一种,分别是白矮星、中子星和黑洞。像太阳这样小的恒星,大约50亿年后会变成白矮星,而一颗质量为太阳的10-29倍的恒星,最终会演化成中子星。
当这样一颗恒星的核心中的氢、氦、碳等元素在核聚变中耗尽后,这些元素最终都会转变为铁元素,由于核聚变的停止,热辐射压力也会随之消失,所有的物质将会在重力的作用下向核心坍缩,恒星将在一场华丽的超新星爆炸中结束生命。
在这个过程中,所有的原子核将被强大的作用力挤压,质子和中子都被挤出来,质子和电子结合到一起形成中子,最终所有的物质都变成中子,变成密度非常大的中子星——1立方厘米的中子星物质,质量达到1亿吨,甚至10亿吨!
设想如果有外星人从中子星上挖一块1立方米的物质,送到地球上,我们的世界将会发生怎样的变化?(当然,在自然条件下,1立方米的中子星物质是很难维持一个立方体形状的,一般可能会很快转变成一个等体积的球体,会分解。但是我们假设外星人有这种技术,能让它保持一个立方体形状。)
首先,1立方米中子的质量为4×10^14吨/立方米,也就是400万亿吨,大约相当于一颗直径为45公里的小行星的质量。在这个立方体上,每个面的中心点的引力大约是地球的1100万倍,即1100万g,每个角的引力大约是350万g。然而,在距离立方体100米以外的地方,引力降低到267g,在一公里外,引力降低到2.7g左右,在10公里外,你几乎感觉不到立方体的引力。
当这样的一个立方体被放置到地球表面,且不论地壳是否能够支撑它,只在一瞬间,立方体周围的一切都会被其强大的引力吸引。在100米的范围内,只需要几分之一秒,所有的物质都会被吸引被贴在它表面。在1650米的范围内,所有物体都将向其滚动,相当于以1.4g的加速度沿着45°的斜坡向下滚动一样。
当物质撞击立方体的表面(以每秒约一公里速度移动)时,会被极端重力压缩成一种称为凝聚态的形式,在这种形式中,这些物质的核子相互接触,电子在其中自由移动。这种凝聚物质的密度很高,大约每立方米约100万吨。(对比以下,一个半径为一公里的花岗岩半球大约有75万吨,因此立方体的表面很快将包裹一个不到半米厚的凝聚物质表面。)在这种情况下,立方体会释放出大量能量,相当于十万吨级核武器,冲击波会在几秒钟内扩散。
地球地壳的平均厚度大约为33公里,它是无法支撑一个400万亿吨的立方体的。在地球重力的作用下,立方体会以差不多一个g的速度向下沉,像花岗岩等坚硬物质,对它来说跟空气的区别不大,并不会对它其一点点的阻挡作用。当然在地球上,地表的重力是最大的,随着立方体的下降,其加速度会逐渐减小。
但是它的速度仍然在不断增加,大约21分钟后,它会从地表降到地心,然后继续爬升,再过21分钟,它可能会贯穿地球,出现在地球的另一端。不过,在这个时候,它的表面应该已经积累了相当厚的凝聚态物质和正常物质,因此它有可能不会出现在地球的另一端,但是可以肯定的是,它会以衰减的速度来回振荡,直到速度降为零,最终与地心融为一体。
然而,在立方体来回穿梭于地球内部的过程中,其极端的质量带来的潮汐力,会引发世界各地的地震和海啸,地球上大多数的建筑物和山峰都有可能会被夷为平地。
在另一种假设中,如果外星人没有技术将1立方米的中子星物质一直保持一个立方体形状,那么这个立方体将有可能很快转变成球体,当这些中子变得越来越不稳定,它们将会很快开始分解。自由中子的半衰期约为十分钟,衰变为质子、电子和中微子,等稳定粒子。
在整个过程中,能量将会以巨大爆炸的形式释放出来,立方体周围的一切将变成等离子体,地球表面将会被炸出一个巨大的坑——核武器在它面前不足一提。
不管哪种假设,地球上的大多数生物都会经历一场巨大的灾难,还好,这种事不可能会在现实中发生。
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