太空為什麼會變成義大利面

① 2021年發現的10個最奇怪的太空結構

我們越接近宇宙，它就會變得越美麗、越令人費解。

哈勃太空望遠鏡在 地球 上空運行超過 300 英里（480 公里），與它研究的許多星際物體相距數千萬 光年 ，將「遠程工作」帶到了一個新的極端。就在下面的世界又一次大流行的一年中，奇怪而奇妙的太空發現從上面湧入，天文學家揭開了怪物黑洞、隱形磁性巨型結構和外星行星的宇宙寶庫的帷幕。

為了提醒您，距離地球越遠，宇宙就會變得越來越陌生，以下是 2021 年發現的 10 個最令人敬畏、最極端和最神秘的太空結構。

他們說在太空中，沒有人能聽到你 wakka wakka wakka wakka 。告訴吃豆人殘骸，古老超新星的氣體殘骸已經呈現出經典視頻 游戲 迷可以立即認出的形狀。該天體，正式名稱為 N 63A，是一顆恆星在距離 銀河系 163,000 光年的不太遠的大麥哲倫星雲中因自身重量坍塌的產物。由此產生的過熱氣體的擴散偶然地呈現出這種形狀。但是坐在吃豆人路徑上的明亮「能量彈丸」並非巧合。據美國宇航局研究人員稱，這些顆粒是年輕的恆星，由很久很久以前承載吃豆人命運多舛的祖先恆星的同一氣體雲鍛造而成。太可惜了……看來那顆星的生命已經耗盡了。

星系團是宇宙中最大的已知結構，由 重力 結合在一起。它們可以包含數千個星系、巨大的熱氣體雲，有時還包含一兩個水母的發光幽靈。天文學家在距離地球約 3 億光年的南部天空中的星系團 Abell 2877 中發現了一種這樣的水母。宇宙果凍的寬度超過 100 萬光年，僅在窄帶射電光中可見。

根據 3 月 17 日發表在 《天體物理學雜志》 上的一項研究，在如此窄的光帶中從未見過如此大的結構。可能這種宇宙果凍實際上是一隻「無線電鳳凰」——一種由高能爆炸（如 黑洞 爆發）產生的宇宙結構，隨著結構的膨脹和電子失去能量，經過數百萬年逐漸消失，最後因另一場宇宙災難（例如兩個星系的碰撞）而重新煥發活力。結果是一個巨大的結構在某些無線電頻率下會發出明亮的光，但在所有其他頻率下會迅速變暗。鬼、水母、鳳凰，三者合一！

別打噴嚏，獵戶座！今年，科學家們發現了令人信服的證據，表明宇宙中最稀有的行星——一個同時圍繞三顆恆星運行的單一世界——棲息在獵人 星座 巨大的、充滿氣體的鼻子的尖端。

被稱為 GW Orionis（或 GW Ori）的恆星系統距離地球約 1,300 光年，是一個誘人的研究目標。三個塵土飛揚的橙色環相互嵌套，這個系統看起來就像天空中的一個巨大的靶心。在那個靶心的中心是三顆恆星——兩顆彼此鎖定在一個緊密的雙星軌道上，第三顆在另外兩顆周圍廣泛旋轉。在 9 月 17 日發表在《 皇家天文學會月刊》上的 一篇論文中，研究人員基於先前的數據表明，恆星系統的三個環中的搖晃未對准幾乎肯定是由其中一個環內存在一顆木星大小的大型行星引起的。如果未來的研究證實，這個巨大的世界將成為宇宙中發現的第一個「環繞」行星，或圍繞三顆恆星運行的行星——並將讓盧克·天行者的雙重太陽母星塔圖因真正賺錢。

2019 年，研究人員發布了第一張（也是迄今為止唯一一張）超大質量黑洞的照片，這是一個質量約為太陽 65 億倍的巨大物體，位於距離地球約 5500 萬光年的梅西耶 87 星系中。今年，科學家們使用新墨西哥州的超大陣列天文台再次觀察了這個怪物天體，現在專注於從黑洞中心噴出的巨大物質和能量射流。研究小組的分析表明，這股巨大的噴流並不是直射，而是被一個螺旋狀的磁場扭曲成奇異的「雙螺旋」結構，從黑洞中噴出並深入太空近3300光年. 研究人員說，這是迄今為止在銀河噴流中探測到的最長磁場，

銀河系的中心就像一個巨大的粒子加速器，以接近光速的速度向宇宙發射被稱為宇宙射線的帶電物質束。在11 月 9 日發表在《 自然通訊 》雜志上的一項研究中，當研究人員試圖繪制銀河系中心附近 宇宙射線 的密度圖時，他們發現了一些令人費解的事情：即使宇宙射線從銀河系中心大量湧出，一個神秘的「屏障」仍然存在阻止大部分宇宙射線進入中心。該團隊只能推測這種宇宙射線屏障的來源，但認為它可能是與我們銀河系中央黑洞——巨大的人馬座 A* 相關的混亂磁場。

在 10 月 26 日發表在《 天文學與天體物理學 》雜志上的一項研究中，科學家們分享了一個巨大的「造船廠」的發現，在那裡建造了星系，類似於我們的銀河系長大的那個。這個巨大的結構，稱為原星系團，包含 60 多個星系，距離地球 110 億光年，把它放在宇宙中只有 30 億年 歷史 的一部分。像這樣的原星團形成於空間區域，在這些區域中，稱為細絲的長氣體線縱橫交錯，為重力提供了大量氫氣以凝聚成恆星和星系。研究人員說，在這個「造船廠」中聚集的年輕星系似乎以一種貪婪的、幾乎不切實際的速度增長。這一發現表明，古代原始星團在組裝現代宇宙的基礎方面比研究人員想像的要有效得多。

兩道氣勢相仿的雲氣，在美麗的銀河中並排出現。被稱為「分子團」的這些巨大的恆星形成氣體區域橫跨天空，似乎在金牛座和英仙座之間形成了一座橋梁。這是一個關於星光熠熠的愛情的天體故事——而且，根據最近的研究，這也是一個巨大的視錯覺。

該地區的新 3D 地圖由歐洲航天局的 蓋亞 太空天文台提供，顯示這些垂懸的雲實際上相距數百光年，被一個完全沒有氣體、塵埃和恆星的巨大空球隔開。根據 9 月 22 日發表的一項研究，這個被稱為 Perseus-Taurus Supershell 的新發現的裂縫寬約 500 光年。 天體物理學雜志快報 ，很可能是由數百萬年前的災難性超新星造成的。研究人員寫道，好消息是古代爆炸可能加速了超級殼邊緣的恆星形成，讓這場星光熠熠的悲劇有了一個圓滿的結局。

地球，連同太陽系的其他部分和附近的一些恆星，可能被困在一個巨大的磁隧道內——天文學家不知道為什麼。天文學家在預印本資料庫 arXiv 上的一篇論文中提出，一根長 1,000 光年且肉眼看不見的巨大磁化卷須管可能環繞 太陽系。 . 該團隊對我們銀河系附近兩個最亮的無線電發射氣體結構——北極支流和扇區——進行的調查表明，這兩個結構可能是相互關聯的，即使它們位於天空的不同側。研究人員說，連接這些結構的膠水是長長的、扭曲的帶電粒子和磁場的卷須，類似於一個「彎曲的隧道」，環繞著它們之間的一切，包括太陽系。作者建議，目前還不清楚這條磁性「隧道」的來源，但像這樣的卷須可能在宇宙中無處不在，並且可能是一個包羅萬象的縱橫交錯的磁力線網的一部分。

黑洞是凌亂的食客。當不幸的恆星冒險離這些貪婪的物體太近時，黑洞的極端引力在稱為「義大利面化」的過程中將恆星拉伸成長面條狀。今年 5 月，研究人員第一次直接看到了這種凌亂的過程，當時一個距離地球 7.5 億光年、質量是太陽質量的 3000 萬倍的黑洞將一顆經過的恆星困在了它的魔掌中。災難性的遭遇產生了一道明亮的閃光， X射線 地球上的望遠鏡可以清楚地探測到無線電波。但它也揭示了黑洞極點周圍的一種不尋常的吸收線模式，顯示出一條長長的光在黑洞周圍纏繞了很多次，就像一團毛線球。由於大多數吸收線通常出現在黑洞赤道附近，因此研究人員得出結論，他們肯定正在目睹恆星的義大利面化。現在，他們如何將巨大的餐巾紙送到另一個星系？

最後，對於今年所描述的離家更近的天體，在月球背面傲立的「神秘小屋」怎麼樣？中國的玉兔二號火星車於 10 月 29 日發現了這個立方體形狀的異常，物體突出在原本均勻的地平線上方。它是斯坦利·庫布里克 (Stanley Kubrick) 的《2001：太空漫遊》(2001: A Space Odyssey) 中的外星人方尖碑嗎？或者它是更無聊的東西，比如月球上的許多巨 石之一？根據中國國家航天局的說法，玉兔需要兩三個月的時間來仔細觀察——並希望得到一個令人滿意的答案。在那之前，我們將樂觀地看著天空。

② 整個宇宙中，還有黑洞不能吞沒的天體嗎

眾所周知，黑洞之所以被稱為是因為黑洞中心的引力如此之強，它會將附近的所有光線吸收進來，誰都無法逃脫。由此可見，黑洞的引力有多強。

眾所周知，黑洞在宇宙中有最強的引力，所以沒有人願意接近它。

如果你距離太近，黑洞的引力會很大，以至於以光速行駛也無法逃脫。

這個不能返回的臨界點被稱為「視界」。

另一個不想離黑洞太近的原因是因為我們稱之為「面條化」的假設（「面條化」：如果你離黑洞過近，就會被黑洞的引力撕裂成像面條一樣長長的一條）。

把星星變成義大利面條

想像一下太空中的某個物體，比如恆星，當恆星靠近黑洞時，因為恆星的一側比另一側更靠近黑洞，所以恆星的一側比另一側受力更大。

來自重力的拉力在最靠近黑洞的一側會更強，而在更遠離黑洞的一側會更弱。

最早在18世紀，約翰·米歇爾和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考慮過引力場強大到光線都無法逃逸的物體。1916年，卡爾·史瓦西發現了廣義相對論現代黑洞模型特徵的第一個解，然而大衛·芬克爾斯坦在1958年才首次發表它做為一個無法逃脫空間區域的解釋。長期以來，黑洞一直被認為是數學上的一種好奇心。在20世紀60年代，理倫工作顯示這是廣義相對論的一般預測。約瑟琳·貝爾·伯奈爾在1967年發現中子星，激發了人們對引力坍縮造成緻密天體的興趣，認為可能能在天體物理中實現。

③ 想像下木星墜入太陽...太空將變成什麼樣呢

 

首先感謝你這個有趣的提問。雖然要想像出這個畫面很困難，但是大數據可以幫我們填補這個空白。就像天體物理學中的許多其他事情一樣，這個問題的答案也是與直覺相反的——明明是給太陽添加燃料，它卻不爭氣地逐漸熄滅。還有另一個將要在討論中出現的是極端的顯著的太陽質量拋射和超明亮。

 

科學數據讓我們可以通過計算機技術繪圖，展現太陽與木星在太空中的位置關系。相對於太陽來說，木星是一顆直徑為太陽的10%、質量為太陽千分之一的行星。難以置信，它竟然會對太陽產生顯著的冷卻作用，為什麼會這樣呢？這其實就像落到大象身上的蒼蠅一樣。那麼木星的組成是什麼呢?木星的90%是氫，那不就是太陽燃燒的燃料嗎?但事實是，如果木星撞向太陽，它會從太陽那裡吸收大量的熱量。假設我們系統中的氣態巨行星緩緩降低到太陽下，已知：

木星的質量= 1.989E27 kg

太陽的質量= 1.989E30 kg

木星的平均溫度= 128k

太陽表面溫度= 5778 K

 

盡管木星的10%是由氦構成的，為了簡化計算，假設它全部是由氫構成的。這實際上是保守的，因為氦的影響比氫更嚴重。

 

 

影響一：電容冷卻。氫從100K到6000K造成的電容冷卻影響。

 

太陽表面溫度的平均值大約是17k焦耳每千克開爾文，木星撞向太陽時等效於將1,989E27千克的氫加熱到溫度為17k焦耳每千克開爾文的5778千克氫所需的總熱量。

 

計算得出所需的總能量為1.91E35焦耳。

那可是很大的能量啊!注:太陽的總輸出為3.85E26瓦。

 

計算得出所需的總時間為15.8年

 

這意味著木星撞入太陽後，它將會變暗，用它的能量加熱低溫氣體，然後持續16年。如果你認為這就已經很糟糕了，那就等著看比這更糟糕15倍的事情吧。

 

影響二：電離影響。太陽不僅僅是一個由氫和氦組成的燃燒的球體，它實際上是完全電離的氣體天體。太陽上的每個氫原子都處於電離狀態。理論上，電離一個氫原子需要13.6 eV或2.18e - 18j的能量。木星中的氣體沒有被電離。所以，能量不僅會被用來加熱氣體，還會進入的氫氣「融化」並與在太陽結合之前被電離。事實上，將氦的電離需要更多的能量，保守估計，假設木星的全部質量都是氫。

 

已知：

木星上氫原子的數目= 1.20E54個原子

從木星電離氫所需的能量= 2.61E36焦耳

太陽充分釋放能量電離氫的時間= 214.9年

這將使太陽在未來215年都處於黑暗之中。因此，太陽的表面就會變暗。在太陽的核心,所有的融合將繼續發生和產生能量,但這些能量將用於維持太陽的溫度和電離寒冷的普通物質,在完全黑暗的231年之後,太陽會回到正常。在實際中，可能由於傳熱和傳質的限制，這一過程將隨著時間的推移而擴散。太陽將在降低功率，但將是不正常的一段時間。例如，太陽可以在462年裡減少50%的能量等等。但無論哪種方式，都將是一場災難。

 

 

以太陽45億年的年齡和太陽作為主要系列恆星的預期壽命95億年來說，這幾百年只是滄海一粟，可以忽略不計，但對太陽系，特別是地球上的生命來說，這是一個致命的打擊。即使是幾十年的黑暗也可能凍結所有的行星，殺死地球上絕大多數甚至所有的生命。唯一的例外可能是靠海底地熱生存的生命。

 

影響三：動能。問題中提出的假設場景並沒有詳細說明導致木星進入太陽的環境。木星現在是繞著太陽轉，而不是下落，只要它有大量的動能，它就會繼續下落。在行星撞向太陽之前，有些東西要麼需要吸收這些能量，要麼需要改變行星的軌道。如果能量沒有被吸收並被帶到太陽中，它將減少吸收能量到太陽中所需要的能量。我們來計算一下能量。

木星的質量= 1.989E27千克

 

木星的平均軌道速度為13.1千米/秒

 

木星的動能= 1.71E35焦耳

 

所以它至少可以提供太陽表面加熱氣體所需的大部分能量，但在木星完全並入太陽之前，至少還有216.6年的時間太陽是完全黑暗的。

 

最後一個細節。那麼木星對太陽燃料供給的貢獻呢?這其實是可以忽略的。木星比太陽小1000倍。額外的質量將對增加核心的重力壓力有非常小的影響，不會導致更快的燃燒。如果木星有兩到三個太陽質量，它會讓熔爐燒得更熱，但在目前的質量下幾乎沒有影響。這將使太陽的壽命增加1000萬年，但它的燃燒速度卻沒有變化。不幸的是，我們都將離開!

 

另一個有趣的極端情況是快速下降。假設木星靜止在它現在的位置(初速度= 0)，讓它自由下落並轉向太陽，而不是慢慢下降。在這種假設中，它將把重力勢能轉化為動能，從而加速向太陽靠近，直到到達太陽表面。換句話說，它仍然從太陽吸收能量，但不會從輻射中吸收能量。讓我們計算一下這能提供多少能量。

 

在引力場中，勢能(假設在無窮遠處為零)等於-GMjMs/d，其中d是木星和太陽之間的距離。總能量就是動能和勢能的總和是恆定的。利用d和Rs的太陽表面半徑，並結合Vj的公式，木星的軌道速度(13.1 km/s)，可得：

 

從太陽表面逃逸速度是617.3，從木星軌道逃逸速度是18.5千米/秒

 

木星在太陽表面的最終速度= 617.0千米/秒

 

木星在太陽表面的動能= 3.38E38焦耳

這是一個巨大的能量，相當於太陽31000年的產出(根據維克托·托特的數學公式計算得出)。它甚至有可能使太陽看起來正在爆炸，從而導致太陽巨大的日冕物質拋射。這對所有的行星來說都是災難性的，這個假設還將造成其他有趣的結果。由於木星質量，太陽也會朝木星落下(它們都落在質量中心)。所以在這個過程的最後，太陽移動了大約一百萬公里。無論如何，迅速落入太陽將是災難性的。

 

現在就有了兩個極端。一端是多年的黑暗和冰凍，而另一端是超級明亮的太陽，將大量的熱物質和巨大的輻射射向太空。正如科幻電影里的巨態星球。不過，這個提問表明，Quora上每天都有新的東西需要學習。

 

 

編輯2：人們對這個話題產生了極大的興趣，有許多評論和有趣的討論。我認為在這里存在完全正確的答案。我盡量保證表述簡短，不超過Quora的字數限制。歡迎您在評論區閱讀完整的評論。

 

評論：木星的下落機制是怎樣的呢?什麼動力驅動了整個墜落過程的發生?

回答：天文學中涉及行星運動的大部分能量量都是天文量，超出了目前人類科學計算的水平。一個航天器造成自由落體需要把飛船轉向軌道180度並打開引擎。如果引爆引擎來抵消前進的動力，飛船會在軌道上瞬間停止然後開始自由落體。顯然，對木星來說這是不可能的，因為它體積巨大，而且沒有引擎。速度的變化要麼是由動量相等但相反的物體的直接碰撞引起的(可能會產生其他影響)，要麼是由與一個或多個巨大天體的距離所引起的。也許一顆恆星經過太陽系或在遠處繞軌道運行時會吸收木星的軌道能量。飛船的緩慢下降需要將引擎轉向太陽，並保證持續燃燒以防止飛船在自由落體中加速。在行星尺度上，如果沒有足夠的動能將木星拉到太陽表面，那肯定需要第三個或更大質量的天體來發揮作用。我還沒有考慮軌道力學，我相信這方面的專家可以通過這些額外的天體在接近但不碰撞的軌道上實現太陽和木星的和平結合，得出一個合理的數學結論。總的來說，注意這些假想練習的目的不僅僅是科幻小說。它也磨練和考驗我們的知識，給我們勇氣去問如果。

 

評論：如果木星被一些「上帝之手」小心地推向到太陽上，並均勻地將其與太陽混合，它將降低現有質量的溫度(5778 - 128)/1000 = 6K。如果木星只是簡單地落入太陽(沒有上帝之手)動能將從600公里/秒的速度，那對每千克太陽將是1.8億焦耳，這將提高一點點溫度。(由鄧肯·凱恩克羅斯及幾張類似的便箋提供)

 

回答：太陽是一個具有快速熱傳導的均勻質量的假設是不正確的。太陽是由許多層組成的。

熱傳導的過程極其復雜而緩慢。因此，太陽內部的溫度非常不均勻，核心溫度為1500萬度，表面溫度為6000度。太陽內部的熱傳遞是曲折的。據估計，在太陽核心產生的光子需要至少10萬年到5000萬年才能離開太陽。這是10萬年中最大的70萬公里然後當光子在500秒內離開太陽時它跑了1.5億公里到達地球。請看這個參考(光子穿過太陽的旅程)。木星慢慢地降落到太陽中，將會迅速地切成小塊，並覆蓋在太陽的最上層，但是需要很長時間來提供加熱和電離它的熱量。如果木星撞向太陽，則會發生相反的情況。這里有太多的能量很難把它轉移到恆星的所有質量上。因此，它會導致局部極度升溫，並極有可能導致太陽的爆炸物質噴射。在地球上可以看到太陽的爆炸。為了得到一個復雜的熱傳遞的模擬案例，考慮太空梭返回地球的情況。瓦片的外表面溫度達到5000千米但在太空梭內部宇航員幾乎不流汗。由於熱傳導不良，熱(或冷)將停留在局部。

 

評論：是否還有第三種非極端的情況，即木星螺旋狀緩慢墜落到太陽上，像義大利面一樣(術語由Jeffrey Wong提供，idea也由Felix GV提供，Dom Clegg, Ashutosh Pendy提供)

 

回答：絕對有可能，甚至可能比極端情況更有可能。請注意，衰落的螺旋，如果需要很多年，將解決能源問題。木星會被切割成碎片，因為它不斷地向太陽風和太陽失去質量，並在穿過太陽日冕時被加熱。這就引出了太陽的另一個奇怪特徵。日冕遠高於太陽表面光球層的溫度是2 - 5百萬度，而較低的層(太陽表面)只有大約6000 K。無論如何，這種溫和而又巨大的手法把電影的樂趣都抹掉了。

評論：為什麼說太陽內部大部分是電離的？

 

回答：光球只有部分電離，但它只有100公里深，木星直徑14萬公里，達到25%的太陽中心，如果完全浸入。光球層以下。太陽的溫度迅速上升，使氫分子原子化，10萬K以上的氫90%以上電離。這依賴於一個百分比。

 

太陽的粗略溫度分布圖表明它表層特徵是很薄的。

 

其他評論：

 

Guy Caulfield-Kerney：這有點像規模更大的「不要玩火柴」。

 

丹尼爾·斯佩克特:太陽的引力結合能是6.7×10^41，所以太陽不會爆炸。

 

Doğukan Dizman:人類可以在沒有太陽的情況下生存，我們需要靠近地熱能源輸出，在那裡我們可以收集氧氣雪，融化它為空氣，使用特殊的燈來種植植物的電力從地熱/化石燃料。

 

弗朗西斯·克勞奇:你什麼也不會聽到!

 

史蒂文·切特利:感謝上帝，科學家們!我不敢相信我讀了每個字，得到了結論。現在讓我們一起去看《憂鬱症》來振奮一下心情吧。

 

請回復上一條評論:科學加一點虛構。至少我沒有在最後殺死布魯斯·威利斯，就像他們在世界末日電影的結尾那樣。哈哈!:-)

 

編輯3：現在是時候進行另一個討論了，有66個以上的評論和很多有用的筆記和問題。在你和Quora機器人的耐心范圍內，我試著總結和回答最常被問到的兩個問題。

 

評論：為什麼木星分裂成一層薄薄的覆蓋在太陽表面，而不是沉入太陽深處，覆蓋整個恆星?

 

回答：答案在於木星的組成。任何一個嘗試過把沙灘球推到水下或者盡可能快地在泳池裡扔籃球的人都知道，球只是打在水面上，並沒有深入水中多少。相比之下，向水扔一塊石頭，讓它穿透得很深是很容易的。木星的核心部分是岩石和重元素。它們會迅速下沉到太陽的中心，但剩下的98%是氫和氦(90 H + 8 He)，它們不會下沉，也不會溶解。太陽也是氫，但它是一個不同的階段。你們已經聽說過物質的四種狀態固體，液體，氣體和等離子體。太陽是第四個。木星就像加在一杯水中的冰。它會浮在上面，直到變成與身體相同的相位(即等離子體)。這將需要大量的能量進行電離，並且需要很長時間才能實現。如果木星以高動能進入地球，那將是另一回事。現在有太多的能量，物質會因撞擊而發熱，電離和過熱，但就像從落在太陽一部分的石頭上濺出的水一樣，在一切都混合之前會濺出，即使這樣，太陽的表面也會在很多年內變得超級明亮。

 

評論：這將事件限制在太陽表面，而忽略了太陽的其他部分。然而，表面溫度相對於岩心溫度…如果表面冷卻，那麼熱量的流動就會相應增加。

 

回答：這在普通流體中基本成立也就是說在普通單相流體中如果T增加對流換熱率就增加。

這是因為在流體中，冷區和熱區之間的密度差形成了一種引力驅動的流動，從熱區到冷區，並攜帶熱量。不幸的是，太陽不是一種普通的液體。太陽中的液體是一種等離子體。在等離子體中，主要的傳質方式是磁鈴流動。這是一種奇特的說法，流體是由電磁力而不是重力驅動的。所以推動物質流動的是電磁力比重力強38個數量級。換句話說，在太陽流動的地圖上，你可能會看到類似空氣和蒸汽的漩渦，在充滿蒸汽的房間里，但這就是相似之處。所有這些電流都是由非重力驅動的。這就是為什麼你會看到太陽耀斑在太陽的引力作用下發射出幾十萬英里遠。它們可能看起來像火，但不是真正的火焰。重力太弱，不會造成如此巨大的現象。它完全是由電磁驅動的。現在我們知道了氣流從何而來，讓我們看看它產生的對流。在我的模型中，我說過太陽的對流傳熱很弱。熱傳導的問題是，在木星並入太陽表面後，T的增量很大，但對改變驅動磁場的影響很小。產生影響的▽ T是等離子體區域之間的溫度梯度，但新合並的木星還沒有電離，因此對質量傳遞(以及熱傳遞)影響不大。

最後一點細節。我們已經提到過很多次了，太陽黑子的存在是一個密切相關的因素。太陽黑子是較冷的區域，在太陽照片中顯示為較暗。因為同樣的原因，它們的存在並沒有立即被從熱到冷的對流所消滅。一旦斑點形成，它們就不會引起太多的對流換熱，因為傳熱的介質是等離子體，而等離子體並不知道冷區的存在。在100公里深的太陽表面，只有10%的物質被電離，其餘的是氫原子。

 

反正記住，很多關於太陽和木星的事情是反直覺的。

作者: quora

④ 比鋼硬100億倍，宇宙「最硬」物質是什麼此「硬菜」來自中子星-

硬度是人類對材料的極致追求，因此在人類 歷史 上，從石器時代到青銅時代，最後到鐵器時代，變化的是材料的硬度。而後，人類 又陸續發現 金剛石、魯珀特之淚 等堅硬的物質 。 目前為止，人類發現的最硬的物質是 碳炔 。

如果還不滿足這些物質的硬度，那就將目光放向宇宙，尋找比地球的碳炔還硬的物質。這個時候我們會發現，地球這些物質的硬度全部都是弟弟。宇宙中的物質硬度都高得離譜，動輒得咎就是地球物質的上億倍。想像一下這些東西撞擊地球，地球能承受得起不？

這裡面最硬的存在，是中子星的 核意麵 。

中子星是宇宙中的天體名稱，也是 整個宇宙密度最大的星體，其平均密度為 每立方厘米1億噸 以上。 想像一下 如果要把地球壓縮到這個密度，那地球的直徑只有可憐的22米 。如此高密度的中子星，是怎麼來的？

中子星是大質量恆星死亡後的墓碑，介於 白矮星 和 黑洞 之間，在它和黑洞之間還有一個概念星體 誇剋星 。宇宙中沒有什麼物質是永恆的，即使是發光發熱的恆星也有死亡的一天。以我們的太陽為例，它現在正值壯年時期，處在 主序星 時期，熱量最穩定地持續輸出，等再過約 50億 年，太陽上面的 氫 核聚變反應完後，我們的太陽就會進入中老年。這個時候它的內部因為變成了氦而坍塌，最後變成 紅巨星 ，最後再變成一顆 白矮星 。

可是宇宙中還有質量遠超過太陽的恆星，它們在主序星完成後，會因為內部的坍塌力量更大而形成 紅超巨星 。因為坍塌實在太大，它會將自己外部的物質全部甩出來產生 超新星爆炸 。爆炸後，僅剩的大質量內核又會兩種結局，一是變為 黑洞 ，二是變為 中子星 。

一般來說， 質量在8個太陽以上的恆星，會進入紅超巨星到超新星爆炸形成中子星或者黑洞。 因為內核還保留著原來的能量，它會 以脈沖的方式發射出來，一些中子星就會成為 脈沖星 。中子星的密度大，主要原因是母恆星的質量很大，坍塌後的內核體積比起曾經來說非常小，因此造成了 一塊方糖大小的中子星物質，質量達到 一億噸 。

如此高的密度，自然就會產生宇宙最硬的物質。

在遠古時期，人類認為石頭是最硬的物質 ，因此我們的祖先撿起地上的石頭，砸向我們追逐的獵物。果然，被石頭砸中的動物輕則頭破血流，重則當場一命嗚呼。在用石頭砸獵物的時候，石頭碰撞到了石頭導致裂開，裂口邊緣很鋒利。

人類的祖先在搬運石頭的時候不小心割傷了手，於是它們發現，石頭經過撞擊會出現斷口，斷口很鋒利可以割裂皮肉。但是在製作這個工具的時候，需要找一塊硬度更大的石頭作為敲擊體。這便是人類第一次在自然中比較硬度。

後來人類發展出了文明，學會了 冶煉金屬 ， 得到了人類 歷史 上的第一個金屬製品—— 青銅器 。 人們發現無論什麼東西，只要被青銅做成的刀劍劈砍，都會粉身碎骨。我們認為青銅是比岩石還硬的物質，因為可以用青銅做的鑿子鑿開山石修路。

而後， 人們發現比青銅還要硬的物質——鋼鐵 。戰場上，鋼鐵的刀劍劈斷了青銅劍，宣告新一任王者的到來。自此，人們認為，鋼鐵幾乎是人類為自己尋找的最硬的材料。但很快人們才發現， 非金屬材料的潛力超乎想像。

目前地球上已知的最硬的物質是 碳炔 ，這是一種 碳原子以 三價鍵 的形式組成的 碳鏈 ， 其本質上是碳 ，但是因為內部的結構，造就了其超高的硬度。 碳炔的硬度大約是鋼鐵的上百倍 。碳給人的印象並不是堅硬的物質，相反它很柔軟，還能燃燒取暖。但是不論是金剛石，還是後來的碳炔，都成為了地球上硬度數一數二的物質。

這是因為碳的「可塑性」非常高，能夠形成各種化學鍵，這也是它能夠成為我們生命的基礎。我們自稱 碳基生命 ，就是 我們的有機物是以碳原子為主鏈條，氫氧氮為添加物進行的組合 。

也就是說，地球上最硬的物質，是碳原子組成的。那麼中子星上面的物質，主要成分是什麼呢？

中子星顧名思義，主要由 中子 組成的星球。我們都知道 原子由 原子核 與 外圍電子 組成，而原子核又是 質子 和 中子 組成。 中子是不帶電且質量比起質子小很多的粒子 ，它第一次被發現是在著名的 盧瑟福 用原子轟擊金箔的實驗。

原本在一個原子里， 質子 、 電子 還有 中子 互相不會干涉，它們維持著這個原子的一切運動。但是， 在中子星形成過程中，發生超新星爆炸，導致原子的質子和電子通通被甩出來。因為 質子帶正電而電子帶負電 ，它們在宇宙中互相結合，這個結合的產物便是中子。再加上之前母恆星破裂的原子核里殘留的中子，它們一起組成了中子星。

中子是組成原子的三大粒子之一 ，它不帶電，但是特別容易進入原子核。如果 用它轟擊原子核，會引出核子反應，釋放出巨大的能量，這便是人類研發的中子彈 。四個中子會組成一個粒子，被稱為「 四中子 」，又稱「 零號元素 」。這種粒子 不帶電，與其他中子互為同位素 。但是，目前這個「 四中子 」沒有明確的理論證明，它的出現很像是一種偶然。

因為中子不帶電，要它們結合起來，簡直是天方夜譚，它們不會互相吸引，也不會相互排斥，就這樣保持獨立互不幹涉。所以，四個中子組合成粒子，這幾乎是不可能的。但是科學家們卻認為，也許當年出現「四中子」是巧合，可如果是 在情況非常復雜的太空，比如中子星上面，是有可能存在的。因為超新星大爆炸之後，原子的結構已經徹底被改變 ，我們不能用平常的原子理論去看待中子星上的情況。

那麼在中子星上，會以怎樣的形式構成密度極大的中子星呢？

核意麵 聽起來很好吃，然而實際上它是一道「 硬菜 」， 其硬度是鋼鐵的100億倍 ，這世上沒有誰能咬得動這道意麵。

中子星是宇宙中引力僅次於黑洞的存在 ，因此 光可以從中子星四周逃逸，但是逃逸路線會發生彎曲 。因此，我們是不可能登陸中子星的， 巨大的引力會引發上面的一切有質量的物質發生坍塌 。因此科學家們只能通過電腦模擬，得出一個模擬的中子星內部結構。計算機將模擬的中子星組成呈現在大家面前，大家都驚呆了！

由於 中子星的引力巨大，因此越往中子星的內部走，它的結構就越像一個義大利面團 。超新星爆炸的巨大壓力，讓中子和質子們聚集在一起，形成了 類似球形的核，中子和質子是原子核的組成部分，因此又稱 核意麵 。

這些「 義大利面 」們組成了密度極大的中子星，也自然而然成為了全宇宙硬度最高的物質。這便是中子星呈現給全宇宙的一道極致硬核的菜餚！可這份「硬菜」有什麼作用呢？僅僅用來「填飽」中子星的肚子嗎？當然不是， 有一部分中子星會發出脈沖波，被稱為脈沖星。並不是每一顆中子星都是脈沖星，只有旋轉周期很短的中子星才能產生脈沖。而決定這個周期的，就是這些「義大利面」。

天文學家們發現， 脈沖星是因為中子星釋放能量導致的，本質上脈沖星的旋轉速度會比一般的中子星慢很多。然而經過研究發現，目前已知的脈沖星中， 旋轉周期就沒有超過12秒的 。這是因為，脈沖星的分布都不會很均勻，導致 殘留的電子和質子們在旋轉過程中產生磁場。

如果任由這個磁場加強的話， 脈沖星兩極地區會產生電磁波，釋放能量，減慢脈沖星的旋轉速度。然而， 核意麵將質子和中子結合起來，使磁場減弱 ，這個時候雖然依舊發射電磁波，但是它保住了脈沖星大量的能量，繼續維持高速旋轉。

此外我們都知道， 中子星的引力僅次於黑洞，如果不考慮概念星體誇剋星，它是宇宙中的第二大引力。 光可以從中子星周圍逃逸，但是逃逸的路線會出現彎曲，這是因為中子星附近的空間是扭曲的。扭曲的原因除了引力過大，還有就是， 核意麵會讓中子星的表面並不平整，出現高度僅幾厘米的山峰。正是這僅僅一點點山峰，就足以讓旋轉的中子星周圍的空間出現彎曲。而彎曲的空間里，中子星在不斷地向外釋放能量，這就形成了 引力波 。

也就是說，核意麵很有可能是引力波發生的條件之一。 引力波是愛因斯坦廣義相對論中預言的一種物質，現在已經被人類證明存在，它來自於高速旋轉的雙脈沖星。

那麼這些「 義大利面 」對我們有什麼意義呢？當然不是為了吃它，而是 能夠幫助我們實現星際穿越 。

宇宙中有很多能量，但這其中有很多人類無法利用。核意麵是人類通過電腦模擬出來的結構，而人類的實驗中曾經偶然 存在過「四中子」結構 ，這就意味著未來人類可以模擬中子星的環境，創造出核意麵。 中子星能量巨大，且沒有黑洞危險，我們可以利用這一點為宇宙飛船實現能量供應。

此外， 中子星周圍扭曲的空間，是曲率加速器和蟲洞 科技 的基礎，未來能否接近光速，可以在這個方向上努力。

誰能想到宇宙中居然存在著「義大利面」結構的物質，而且這種物質還是全宇宙硬度最大的存在。 宇宙擁有140億年的 歷史 ，960億光年的直徑，人類 探索 的范圍只是非常微小的一部分。 當然，人類在宇宙中的前進范圍不會僅限於如此。

如今人類的腳步還沒有擴展到太陽系以外，甚至連我們自己的太陽系邊界在哪裡都還沒有搞清，更不要說前往中子星，核意麵似乎對我們還很遙遠。可是我們不能因為現在還沒有到達中子星就放棄研究，或許有一天核意麵會和當年「四中子」結構一樣偶然出現在人類的研究中。即便是驚鴻一瞥，也足以說明人類 科技 的偉大進步。

⑤ 核意麵：宇宙中最強的物質

宇宙中充滿了各種神秘的天體和物質，所以未解的謎團、新的發現、新的理論層出不窮。在關於宇宙事物的清單上，一種外國食物的名字「義大利面」赫然在列，准確地說，宇宙中有一種名為「核意麵」的物質，意思是該物質的形狀像義大利面一樣。除了名字十分特別以外，它還是宇宙中最強的物質之一，想要破壞它，你需要使出粉碎鋼鐵所需力量的100億倍。

下面，就讓我們一起來認識一下這個神奇的物質吧。

物如其名的核意麵

想了解核意麵，我們還是要從中子星說起。晚年的恆星在引力的作用下，內核不斷坍縮，發生超新星爆發，留下黑洞或中子星。中子星的半徑通常約為10千米，質量在太陽質量的1.4倍到2.16倍之間。可想而知，中子星的內部會是多麼緻密，一塊方糖體積的（1立方厘米）中子星大約和珠穆朗瑪峰一樣重（10億噸）。

顧名思義，中子星主要由中子構成，還有部分電子和質子。中子星的結構與地球十分類似，它們也有固體外殼，越向內、壓力越大。在外殼中，壓力使中子和質子結合成原子核。那麼中子星內部會是什麼樣的呢？由於天文學家無法在實驗中創造出如此巨大的壓力，以觀察高壓下中子和質子的情況，他們只好使用計算機模擬中子星的內部。模擬結果讓科學家大吃一驚：該物質隨著壓力的增加，其形狀像各種各樣的義大利面一樣。不過這只是計算機模擬的結果。

根據該「理論」，在外殼之下，巨大的壓力使中子和質子聚集在一起，形成了類似於球形義大利面的核；而隨著壓縮繼續加強，質子沒有足夠的電斥力來維持球形，所以類球形核結構又被壓成長長的條狀的義大利面；壓縮繼續升級，原子核會變成薄片狀的義大利面。

觀測結果與理論相聯系

那麼這種神奇的物質有什麼用呢？

首先，它可以解釋為什麼脈沖星（中子星的一種，會發射成對的電磁波）旋轉周期很短的問題。在脈沖星發射電磁波的過程中，由於釋放大量能量，脈沖星的速度必然會減慢，所以天文學家應該可以發現速度較慢，即旋轉周期較長的脈沖星。然而天文學們觀察了大量脈沖星，但是沒有一顆脈沖星的旋轉周期超過12秒。

科學家認為，脈沖星產生電磁波的原因是由於其內部電子和質子分布不均，高速旋轉的質子和電子會產生強大的磁場，這樣就會在兩極地區發射強大的電磁波。並且磁場還會導致脈沖星內部的電子和質子分布更加不均勻，進一步強化磁場，導致脈沖星散發的能量增強，散發的能量大，速度就會減慢，從而使脈沖星旋轉周期變長。

但如果脈沖星內部存在核意麵形式的物質，這種物質會阻止磁場的增強，使脈沖星速率無法減慢。最終，由於核意麵的限制，磁場會逐漸穩定下來，這使得脈沖星停留在一個旋轉速度（或旋轉周期）。

其次，如果中子星內部的確存在核意麵，那麼它將使中子星的表面存在不規則的形狀，表面凸起為「山」，盡管這些小山可能只有幾厘米高，但這些不規則的小山還是會造成引力波的不正常。舉例來說，宇宙就相當於蹦床表面，而中子星就相當於一個陷在蹦床表面的鉛球。如果鉛球的形狀規則，那麼就算它一直在旋轉，也不會引起什麼漣漪；但如果鉛球表面十分不規則，那麼隨著它的高速旋轉，它就會對周圍產生影響。

當然，我們沒法真的進入中子星的內部一探究竟，核意麵只是科學家們依據計算機模擬提出的理論結果。雖然「小山」引起的引力波的異樣可能太微弱，我們目前還很難觀測到，不過，既然核意麵預言了引力波的異樣一直都存在，如果我們發現了由單一中子星造成的引力波的異樣，也能反過來印證核意麵的存在。

⑥ 比鋼鐵硬100億倍，宇宙中「最硬」的物質！來自中子星的「硬菜

科學家如果想要開腦洞，那他們的想像力可比一般人大得多。在核物理和天文學中，科學家就把一種天體當作了一種菜餚，這是什麼天體呢？

這便是中子星，一顆緻密又極為強大的天體。它幾乎已經脫離了恆星的范疇，只有「天選之星」才能成為中子星。科學家認為，它可能是宇宙中最硬的物質。

那麼中子星是如何形成的呢？為什麼中子星上會有這樣的「菜餚」？科學家是如何解釋這種情況的呢？這道「硬菜」有什麼特別的地方嗎？本文將從中子星和中子星意麵構想這兩個方面進行解答，接下來一起看看這道比鋼鐵還要硬上100億倍的中子星硬菜，它是如何成為宇宙中最硬物質的？

中子星變意麵

中子星在太陽系中並不算多，因為從時間上來講，一顆恆星從出生到死亡至少要經歷近百億年的時間。中子星作為恆星的另一個終點站而言，它並不像黑洞或者白矮星那樣，是完全對立的兩個極端。不過要是再努力一些，中子星就能變成黑洞了。

成為中子星後，這里的引力、電磁力會變得異常詭異，而且巨大。殘余的簡並物質會構成中子星的主要部分，這些都是恆星之前「燃燒」剩下的余料。最終在引力作用下，所有的基本粒子被揉作一團，形成宇宙中最像球體的緻密物質。

為什麼這么說呢？因為中子星上的環境過於特殊，所有的一切都被壓縮在內部。如果上面有山一樣的形狀，那麼中子星上最高的山峰不會超過2毫米，這使得中子星的表面十分「光滑」。

通常來講，如果恆星質量在10~29個太陽質量之間完成壽命終結，那麼它們便會成為中子星。而它們的內部則令人感到不可思議，要知道它們之前可是比太陽還要大上數十倍的恆星。中子星會把所有的一切壓縮進直徑只有數十公里內的「球體」中。

由於過分強大的引力，就連科學家也搞不明白，中子星的內部有什麼，又是什麼情況。目前學術界的觀點認為，中子星具有不同結構的中子扭曲物質。為了完成中子星的基本研究，也許是為了方便命名和記錄，科學家以義大利面來命名其中的結構。

也許他們只是意麵愛好者，總之名字就是來的，下面來看看中子星的意麵結構吧。

「硬核」的中子星意麵

首先是中子星的表面，簡並物質在這里被包裹住，地表附近像「團子」一樣的結構，它們是圓形的氣泡狀中子。進入中子星後，強大的壓力會強迫中子進入一種被稱之為義大利面的長管中。再繼續前進，這里的變化就顯得十分詭異了，所有物質被壓縮成像千層面一般的中子片。

中子星意麵組合就這么來了，盡管這看上去相當奇葩，但這是科學家根據現有的觀察和理論做出的合理預設和建模。由於現在的觀測手段並不能直接觀察到中子星的內部，為了完成較為具體的分析工作，科學家只有依賴計算機來完成剩餘的工作。

一般的計算機可模擬不了中子星這么強大的天體，如果用單個GPU進行模擬計算，至少得花費250年的時間。這份模擬工作的成果主要來自於麥吉爾大學、加州理工大學和印第安納大學的共同合作。計算機模型顯示，中子星內部密度比地球上的鋼鐵還要硬100億倍。

研究人員馬特·卡普蘭認為，中子星巨大的重力使得它們的外層「凍結」成了固體，看起來和地球非常相似，外部薄薄的外殼包裹著一個液體核心。

也許這種的說法還不能很直觀地解釋中子星的內部壓力和重力有多大。根據美國NASA的說法，這種天體就好比把太陽質量兩倍的恆星塞進一個只有20公里寬的球體中。僅是擓一勺方糖大小的中子星，它的質量也能和珠穆朗瑪峰的重量相當。

卡普蘭作為中子星意麵的主要研究人員不僅模擬了中子星的內部結構，還利用計算機模型對預設模型進行拉伸和擠壓，以此了解中子星意麵是如何斷裂的。這么做還有一個重要的目的——它能夠幫助科學家們計算中子星意麵的強度。

這種意麵只存在於中子星，其他任何天體都不會有存在。這時可能有吃貨想發問了，如果真的想要嘗一口中子星意麵會如何呢？

根據卡普蘭博士的介紹，如果真的能夠以某種神奇的方式將中子星意麵傳到你的手中，毫無疑問這會讓人當場斃命。由於脫離了中子星的壓力束縛，活躍的中子星意麵會像核彈一樣爆炸，這也是為什麼它會被稱作「核意麵」。

很明顯，這種物質太過於特殊，可是科學家為何對它們如此著迷呢？

意麵揭示宇宙起源？

事實上科學家研究中子星還有另外一層目的，那就是 探索 宇宙的本質和起源。這看起來又回到了一個老生常談的問題上，宇宙是怎麼來的？

在最新的中子星碰撞觀測中，科學家們得到了一個非常驚人的結果。大質量的中子星核心十分緻密，原子核在這里失去了自己的形態，它被凝聚成了誇克物質。這對天體物理學來講非常重要，在這之前，誇克核是中子星內核的主要物質只存在於理論中，如今科學家終於有機會觀察到它們。

這在過去是令人難以想像的，天文學家假設，在足夠高的熱量和密度下，中子會進一步被分解成誇克，然後形成誇克湯。誇克作為基本的亞原子粒子，經過結合形成了復合粒子，也就是質子和中子，而這些便是構建原子的底層物質。

另一方面，中子星的活動還會伴隨引力波的出現，這對中子星的內部觀察起著關鍵作用。在2017年，天文學家觀察到了GW170817的碰撞。這兩顆中子星的變化隨著引力變形可以揭示它們的內部結構信息，多個發現表明，這些中子星的核心不完全是誇克物質。

對於研究宇宙的天文學家而言，中子星誇克的發現關系著宇宙的誕生。因為在現有的理論中，宇宙在大爆炸之前是由誇克膠子等離子體構成的熱湯強子。因此，我們可以看出中子星有可能是回溯這一切的關鍵。

除了現有的觀測手段外，誇克在粒子對撞機實驗中也能形成極其短暫的一瞬間。很明顯現有的粒子對撞機不能完成有效的觀測，如果科學家在未來能夠描述出誇克物質在中子星的形成條件，則有助於人們更好地了解宇宙。

隨著引力波能夠更加頻繁地被觀測到，中子星的謎團也在一步步揭開，相信未來不久，科學家會找到一種新的方式來描繪我們生活的宇宙。

⑦ 探索：這個內部結構被科學家稱為「核子義大利面」的星體

根據美國太空總署-chandra X射線天文台的數據顯示中子星的核心是由超流體組成。那這個超流體是何方神聖呢？其實超流體是一種沒有摩擦力的奇特物質，科學家通過實驗室模擬出來的類似超流體有一個奇怪的特點，它可以往上流動並從容器中溢出，科學家雖然暫時不能深入了解中子星的內部，但是中子星的內部結構是天文學家最為好奇的地方。

其次，大氣層的下方由晶體鐵原子核以及流動的鐵電子組成的游離鐵形成的地殼，由於中子星的重力很強，導致它的地表幾乎是一片光滑。地表上最高的「山峰」高度不超過1厘米，如果你覺得這很怪異。

那我告訴你中子星地表下方更加怪異，中子星的地表下有著全宇宙最堅硬的物質，科學家給這種既堅硬又怪異的物質起名為「核子義大利面」，下面我們一起看看這個「義大利面」是如何生成的。

在中子星地表下方，中子先進行了合並，變成麵疙瘩一樣的塊狀物質，然後塊狀物質合並起來，變成長長的「細面條」，然後「細面條」再合並起來，就變成了「寬面條」，最後「寬面條」也會合並起來，變成形狀像「空心面」一樣的形狀，這就是「核子義大利面」。

而中子的核心距離這幾層「核子義大利面」很遠，但現有數據還無法確定的它的構造，科學家推測核心可能是由更稀奇的物質形成，甚至有可能是物質的最後的堡壘，一旦失守就會因所有的重力塌縮變成黑洞。

長久以來被黑洞遮擋了目光的中子星已強勢崛起，它給科學家們帶來了越來越多的驚喜，期望在不久的將來，科學家可以給我們帶來更多關於中子星的知識。

科學家眼中的「美味大餐」，宇宙版的「義大利面」是不是你的口味

⑧ 「外太空」這就是原因——宇宙中最可怕的東西是黑洞

萬聖節是鬼魂、地精和食屍鬼出沒的時候，但宇宙中沒有什麼比黑洞更可怕的了。

黑洞——太空中引力如此之強以至於任何東西都無法逃脫的區域——是當今新聞的熱門話題。2020 年諾貝爾物理學獎的一半授予羅傑彭羅斯，因為他的數學工作表明黑洞是愛因斯坦引力理論不可避免的結果。Andrea Ghez 和 Reinhard Genzel 分享了另一半，因為他們展示了一個巨大的黑洞位於我們銀河系的中心。

黑洞之所以可怕，有以下三個原因。如果你掉進一個恆星死亡時留下的黑洞，你會被撕碎。此外，在所有星系中心看到的巨大黑洞都有永不滿足的胃口。黑洞是物理定律被抹去的地方。

黑洞預計會在大質量恆星死亡時形成。在恆星的核燃料耗盡後，它的核心會坍縮到可以想像到的物質密度最高的狀態，比原子核密度大一百倍。密度如此之大，以至於質子、中子和電子不再是離散的粒子。由於黑洞是黑暗的，當它們圍繞一顆普通恆星運行時就會被發現。正常恆星的特性使天文學家能夠推斷其暗伴星黑洞的特性。

第一個被確認的黑洞是天鵝座 X-1，它是天鵝座中最亮的 X 射線源。從那時起，在正常恆星圍繞黑洞運行的系統中發現了大約 50 個黑洞。它們是預計將散布在銀河系中的大約1000 萬個最接近的例子。

黑洞是物質的墳墓；沒有什麼可以逃脫它們，甚至光也無法逃脫。落入黑洞的任何人的命運都將是痛苦的「義大利面」，斯蒂芬霍金在他的「時間簡史」一書中推廣了這一想法。在義大利變化過程中，黑洞的強大引力會將你拉開，分離你的骨骼、肌肉、筋腱甚至分子。正如詩人但丁在他的詩《神曲》中描述的地獄之門上的話：放棄希望，所有進入這里的人。

過去 30 年來，哈勃太空望遠鏡的觀測表明，所有星系的中心都存在黑洞。更大的星系有更大的黑洞。

大自然知道如何在驚人的質量范圍內製造黑洞，從質量為太陽幾倍的星體到質量為數百億倍的怪物。這就像一個蘋果和吉薩大金字塔之間的區別。

就在去年，天文學家發布了第一張黑洞及其事件視界的照片，這是一個位於 M87 橢圓星系中心的 70 億太陽質量的野獸。

它比我們銀河系中的黑洞大一千多倍，它的發現者獲得了今年的諾貝爾獎。這些黑洞大部分時間都是黑暗的，但是當它們的引力吸引附近的恆星和氣體時，它們會爆發出強烈的活動並釋放出大量的輻射。大質量黑洞在兩個方面是危險的。如果你靠得太近，巨大的引力會把你吸進去。如果它們處於活躍的類星體階段，你會被高能輻射炸毀。

類星體有多亮？想像一下，晚上在洛杉磯這樣的大城市上空盤旋。城市中 汽車 、房屋和街道發出的大約 1 億盞燈對應著銀河系中的星星。在這個類比中，處於活動狀態的黑洞就像洛杉磯市中心直徑 1 英寸的光源，比城市的亮度高出數百或數千倍。類星體是宇宙中最亮的天體。

迄今為止發現的最大黑洞的質量是太陽質量的 400 億倍，或太陽系大小的 20 倍。雖然我們太陽系中的外行星每 250 年運行一次，但這個質量更大的物體每三個月自轉一次。它的外邊緣以光速的一半移動。像所有黑洞一樣，巨大的黑洞被事件視界擋住了視線。在它們的中心是一個奇點，一個空間中密度無窮大的點。我們無法理解黑洞的內部，因為物理定律失效了。時間在事件視界處凍結，引力在奇點處變得無限。

關於大質量黑洞的好消息是，你可以在落入黑洞後倖存下來。雖然它們的引力更強，但拉伸力比一個小黑洞要弱，它不會殺死你。壞消息是事件視界標志著深淵的邊緣。事件視界內部沒有任何東西可以逃脫，因此您無法逃脫或報告您的經歷。

根據斯蒂芬霍金的說法，黑洞正在慢慢蒸發。在宇宙的遙遠未來，在所有恆星都已經死亡、星系被加速的宇宙膨脹從視野中消失很久之後，黑洞將是最後倖存的物體。

最大質量的黑洞將需要難以想像的數年時間才能蒸發，估計為 10 的 100 次方，或者 10 次方加上 100 個零。宇宙中最可怕的物體幾乎是永恆的。

由亞利桑那大學天文學傑出教授 Chris Impey 撰寫

⑨ 比鋼硬100億倍宇宙中最硬硬硬硬硬硬的物質！來自中子星的硬菜

提到堅硬我們首先想到的就是 鋼 ，但生活中比鋼還堅硬的物體比比皆是，比如金剛石，氮化碳、鉻等等，那麼在宇宙中有什麼堅硬的物質嗎？那些物質會比地球上的物質更為堅硬嗎？

事實上，宇宙中的確存在著比鋼還堅硬的許多的物質，我們接下來就從以下幾個方面來詳細說說宇宙中 來自中子星的堅硬物質 。

目前，科學家已經確定中子星上存在著比地球上已知的最硬物質還要堅硬的東西，那就是 核意麵 。想要搞明白核意麵到底是什麼，為什麼會這么堅硬，那麼我們就必須要來了解一下中子星是怎麼回事。

宇宙中存在著許許多多的恆星，這些恆星死亡後，就會變成另外一些形態，比如 白矮星、中子星 等，甚至有一些還會變成 黑洞 。

並不是每一個恆星死亡後都有可能變成中子星，想要實現 恆星——中子星的跳躍 ，那麼恆星必須要具備 足夠大的質量 ，根據科學家的推測，恆星質量至少要是太陽質量的 10-29倍 。

恆星死亡的過程也並不平靜，在 恆星坍縮 的過程中會產生非同一般的壓力，這些壓力會破壞掉恆星上所有物質的結構，並將這些物質壓縮在一起。

坍縮過程產生的壓力甚至可以將組成物質的基本原子結構破壞掉，原子里含有的 質子和中子 也由此被擠壓出來，同其他物質的質子和中子混在一起被壓縮。

在這個過程中，質子和電子結合在一起變成中子，因此隨著時間的推移，只剩下中子經歷這場難以想像的壓縮。

等到所有的中子被壓縮在一起後，就形成了人們所觀測到的 中子星 。也正是由於中子星這種奇特的形成過程，因此雖然恆星很大，但中子星的體積很小， 半徑一般為幾十千米 。

而中子星也正是因此有了極大的密度，一立方厘米的中子星大概 有1億噸重 ，甚至還有能達到 幾十億噸 的重量，而地球上的鋼 一立方厘米才僅僅為7.85g ，就算是密度最大的鋨金屬， 一立方厘米也不過22.5克 而已，地球上物質的密度與中子星完全沒有辦法比較。

由於中子星密度大體積小的特點，因此中子星的外殼十分堅硬。迄今為止，人類還沒有掌握離開太陽系的航天技術，自然也就不能前往中子星上收集樣本，於是科學家便利用電腦進行了數據模擬。

通過計算機模擬出來的數據顯示，中子星的外殼的硬度大概是地球上鋼鐵的 100億倍 ，這是因為在巨大的壓力下，所有的中子就像是麻花一樣被擰在了一起，而鋼鐵可沒有這等本事。

你以為這就是中子星上最硬的物質了嗎？並不是，在中子星的內部，存在著另外一種更堅硬的物質，被科學家稱之為 核意麵 。

之所以給這種物質取了個核意麵的名字，是因為它自身與義大利菜品十分相像。在中子星地表下面，庫倫排斥力與核吸引力兩種力量保持著一種微妙的平衡，由於這兩種力量的爭斗，因此中子能夠形成各種奇怪的結構。

而在整個壓縮過程中，質子的變化對核意麵的形成有著非常大的影響，因為質子可以維持核意麵的穩定形態。

這種內核十分像義大利面，因此就被稱為核意麵了，另外，根據核意麵的具體形式變化，還有 核義大利丸子、核華夫餅 等各種稱呼。

這才是中子星上最為堅硬的東西，根據計算機模型計算出來的數據，核意麵大概需要強於自身 100億 倍的能量才能打碎。

它的堅硬完全是由於自身密度決定的，中子星內部有著難以想像的巨大壓力，在這種壓力下，元素的概念已經不存在了，甚至被擠壓的中子以液體的形式存在著。

雖然核意麵被科學家認為是目前發現的最重最硬的物質，但是並不能百分百確定中子星內部真的存在這種東西。

他們的一切數據都是通過計算機模擬得來的，如果他們輸入計算機的數據出錯了呢？如果他們模擬的時候有些因素沒考慮到呢？

引力波的發現，讓科學家對核意麵的存在確定起來，我們接下來介紹一些引力波，它又跟中子星有什麼關系呢？中子星的旋轉速度很快，因此會對宇宙的時間結構產生影響，形成一種漣漪狀的波，這也就是天文學家所說的 引力波 。

在科學領域，引力波的定義為時空結構出現變化產生的漣漪，以波的形式對外傳遞，就像是一顆石頭砸進水裡後，水面的漣漪一樣。

也正是這種波的發現，讓科學家對中子星更為了解，也再一次證明了其內部的真實情況。在2017年，來自不同國家和地區的科學家共同宣稱，人類首次探測到了兩個中子星進行合並時產生的 引力波 。

當時，科學家通過射電波、X射線、空間望遠鏡等各種手段，終於判定這次的引力波信號來自1.3億光年外的 NGC4993星系 。在那裡，存在著兩顆以 每秒12圈 的速度 互相環繞旋轉的中子星 ，它們一邊旋轉一邊向外發射出引力波。

隨著它們旋轉，彼此之間的距離也越來越近，最後碰撞在一起，組建成一個新的宇宙天體。通過這次觀測，科學家得到了很多珍貴的數據，不僅確定了宇宙中金元素、銀元素、鉑元素等元素的來源問題，還進一步確定了先前關於中子星的種種推測。

可惜的是，並不是每一顆中子星都會形成 引力波 ，只有那些地殼十分粗糙的中子星或者兩顆中子星進行合並的時候才會形成。

中子星一般都是由中子和質子構建而成 ，在巨大的壓力下，表面十分光滑平整，很難出現粗糙的情況，因此純粹的中子星自身運動導致的引力波很難被觀測到，科學家許多有關引力波的問題只能等待不知道什麼時候才會再次出現的引力波來解答了。

說完了來自中子星的硬菜核意麵，那麼我們再回過頭來看看地球，鋼其實並不是地球上最堅硬的物體，金剛石就比鋼的堅硬，除了課本上學過的金剛石外，地球上的堅硬物質其實也有很多，並且有一些還很有趣。

提起來堅硬程度，很多人第一反應就是各種金屬，其實有些物質比部分金屬還要堅硬，比如玻璃。玻璃給人的第一印象就是容易摔碎，但不是所有的玻璃都那麼脆弱，在各種玻璃中， 魯伯特之淚 的堅硬程度就讓人驚嘆。

魯伯特之淚又被稱為 玻璃淚滴 ，因為它的外形與淚滴十分相像。人們將液態玻璃滴進冷水中，首先進入水中的部分外表首先冷卻成固體，但內部冷卻緩慢依舊是液體狀態，同時產生 幾百兆帕 的抗壓能力，最後接觸水的部分由於體積小則冷卻較快。

等到內部的液體也逐漸冷，體積就會自然而然地變小，於是對成為固態的外殼就形成了收縮的壓應力，與此同時，內部也會受到來自外殼的拉應力。

內部的壓應力與外面的拉應力保持著平衡狀態，只要尾部不受到破壞，那麼就算對它施加 8噸 左右的壓力仍然不會破碎。

除了魯伯特之淚，還有碳炔，這是地球上最堅硬的物質。 碳炔 是碳原子聚集在一起形成的，據說堅硬程度是鋼的 200多倍 ，是鑽石的 40倍 ，在許多超高強度設備製作領域有著廣大的應用市場。

不管是宇宙還是地球，隨著人類文明的發揮進步，一定會發現更多更堅硬的東西，而這些物質的發現，也將會給人類 社會 帶來許多積極作用，推進一些技術設備的更新換代，創造出更為強大的應用機械。

⑩ 宇宙中是否存在一種可以讓一個物體瞬間傳送到另一個地方的方法呢

讓一個物體瞬間傳送到另一個地方的方法是目前只存在於理論中的時空轉換。
在40億年後，太陽內的氫消耗殆盡，核心中主要是氦原子，太陽將轉變成紅巨星，當其核心的氫耗盡導致核心收縮及溫度升高時，太陽外層將會膨脹。當其核心溫度升高到1億K時，將發生氦的聚變而產生碳，從而進入漸近巨星分支，而當太陽內的氦元素也全部轉化為碳後，太陽將拋出外殼，形成行星狀星雲。同時內核坍縮，形成一顆地球大小，而密度卻高達10噸/CM3的白矮星。太陽變成紅巨星時，其半徑可超過2.42天文單位，超出地球的軌道，是當前太陽半徑的260倍。然而，屆時作為漸近巨星分支恆星，太陽將會由於恆星風而失去當前質量的約30%，因而行星軌道將會外推。僅就此而言，地球也許會倖免被太陽吞噬。也有磚家認為地球還是會因為潮汐作用的影響而被太陽吞噬。即使地球能逃脫被太陽熔融的命運，地球上的水將被蒸發而大氣層也會散逸。實際上，即使太陽還是主序星時，它也會逐步變得更亮，表面溫度緩慢上升。太陽溫度的上升將在9億年後導致地球表面溫度升高，造成到我們所知的生命無法生存。其後再過10億年，地球表面的水將完全消失。所以在太陽熄滅以後在地球上點燈是不能的事情。