中子星为何成宇宙时钟？恒星死亡后的奇特天体藏诸多奥秘

纯牛马 · 6 天前

1054年，有人抬头看了一眼天幕，看到了一颗他从前没有见过的亮星。
夜间繁星无数，注意到这个景象的人不多。
可是到了第二天白天，它依然在天上熠熠发光。这就很奇怪了，越来越多的人注意到了这个异象。
这个怪异的景象一直持续了20多天。当时的人很不理解，有往神话方面猜的，也有人说那是上天在警告当时的统治者，也有人反过来说那是上天给出的祥瑞。

没有人能给出准确的结论，当时专门搞这方面的官员也只是觉得那是一个闯入他们视野的不速之客，干脆称为客星。
到了今天，人们终于弄明白了那是怎么回事。
那是一场发生在遥远深空的天体爆炸。古人看到异象之后，总是往“天降预示”的方面猜想。这个思路没有什么科学逻辑，但今人研究之后发现，这种天象还真有可能影响到人类的未来。
如何发光？
我们知道，众多天体中，有的能自己发光，有的需要借别的天体的光。
那些能自己发光的天体，它们的光是从哪里来的呢？
有一段时间，人们认为它们其实就是在燃烧。它们体积非常大，所以可以燃烧很多年。
当自然科学稍微发展了一点点之后，人们就意识到这个观点不对劲了。因为我们常见的那种燃烧是需要助燃物的，它们周围显然不具备这个条件。

后来又有人提出，可能是因为它们自身在缓慢的向内收缩，这种能量最终变成了光和热，向外界释放了出来。
有人把这个观点代入太阳的情况一算，又出问题了。按照这个说法算下来，它只能发热几千万年而已。可我们脚踩的大地的年龄都以“亿”来计算了，它总不能比我们脚下的大地还年轻。
上世纪20年代，有人猜测，它们的能量不是来自我们所认为的那种燃烧，而是来自一种原子核级别的反应。
尽管那些能发光的天体可以依靠这种方式热烈蓬勃得活跃很多年，但一切也终归有耗尽的时候。
那一天来临时，又会发生什么呢？
奇怪的星星
19世纪上半期，有人发现天狼星的前进方式有微小的“摆动”，他推测，附近可能还有一个“大家伙”在拉扯着它。

到了19世纪60年代，果然有人观测到它旁边还有一个“伙伴”。
但这个“伙伴”令当时的学者非常困惑。在理论计算中，它应该质量很大，个头也应该不小。然而观测结果是，它太小了。
另外，还发现它热得吓人，但又不太亮，简直是一个矛盾的集合体，实在令当时的人们摸不到头脑。
有人就推断，它可能是那些能自己发光的天体留下来的“遗体”。它可能经历了非常剧烈的坍缩，导致密度大得出奇；它可能以前温度极高，现在已经停止了内部的反应，正处于一个靠残余热量发光的冷却阶段。
这个推测解释了它的异常，得到了很多人的赞成。有人给这种天体取了一个名字，叫白矮星。

上世纪30年代，有个年轻人提出，那些能自己发光的天体，到最后并不是全都变成这么一个“小东西”。它们到末期会成为什么样，应该和质量有关系。
但他的观点和当时的权威看法是相反的。他的工作一度不顺利，而后来证明，他的观点是正确的。
当一群人在讨论研究这种“矛盾天体”的时候，另一群人也发现了一个有趣的东西。
上世纪30年代，有人发现了中子。当时就有人提出，可能存在一种由这种粒子构成的天体，它应该个头不大，但质量很大。
果然，到了60年代，另一个年轻人在天文台工作的时候发现，每隔1.33秒就会出现一个信号，它非常规律，就像是某种生命特意发来的。
可是接下来，人们又持续发现了很多这样的信息，大家开始意识到，这可能是某种天体发出来的。这就是前人预言的那种“又小又重”的天体中子星。

它质量极大，体积极小，转动惯性无比巨大，外界的干扰几乎无法改变它稳定的自转节奏。再加上它能对外发出“信号”，只要确定了自转周期，每接收到一次它的信号，就知道过去了多少时间，堪比钟表。
最终，人们意识到，这两种神奇的天体都可以算是某种“遗体”。
质量比较小的恒星，会在稳定地发光发热数十亿年之后，留下白矮星；质量比较大的，有的会在生命末期形成黑洞，有的会形成中子星。
它们到末期时没法再维持平衡，会急剧坍缩。与此同时，它外层的物质以特别高的速度向外扩散，产生了一场能量爆发，这就是超新星。
这场激烈的爆发结束后，它的中心会留下一个中子星，其他物质会久久地弥漫。

我们文章开始时提到了古人看到的那个在白天也会出现的“星星”，就是这样一场宏大的事件。它所发出的光线在穿越了重重星海之后，依然能被古人用肉眼在白天捕捉到，可见那是一次多么巨大的爆发。
真正的坍缩过程可能只有几秒钟，但是它的亮度变化可以达到几天到几个月甚至数年。古人看到的那个星星，就在大白天出现了20多天。后来也只是人眼不能直接看到了，并非它真的“灭”了。当然，光传播到古人眼中也需要时间，他们看到的并不是实时景象。
我们现在仍然能观察到那场爆炸留下的痕迹。如果说这是一场葬礼，那这场葬礼已经持续了数千年，还将持续下去。

盛景还是浩劫？
当这种爆发发生在很远的太空中时，那是盛景；但如果发生在我们附近，那将是浩劫。
如果它的位置离我们很近，产生的能量束又恰好对准我们，臭氧层很难抗住这种冲击。一旦最外层失守，致命的辐射就会长驱直入，生物根本扛不过去。
还有抛射出的其他物质，会在数月或数年后抵达。那些物质一方面让天空看起来好像在燃烧，另一方面又成了一张巨大的“遮阳网”，地面接收不到足够的热量。很少有生命能挺过这种种危机。
谁也无法保证，过去发生的事情不会再次发生，人类的未来真有可能系在一颗素未谋面的天体上。不过，至少现阶段，我们还不会遭遇到这样的劫难。
结语
“超新星”这个名字很容易引起一些误会，好像那是一颗新生的“天际成员”。
实际上那是“老人家”的葬礼。这场葬礼过于盛大，发出的光过于耀眼，让人们误以为那是新的成员诞生了。
但它也确实是一场盛大的创造仪式。在那种极端条件下，会诞生许多元素，它们也确实正是诞生新成员的原材料。
它留下的痕迹，既是葬礼的余音，也是新生的序曲。
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