太空为什么会变成意大利面

① 2021年发现的10个最奇怪的太空结构

我们越接近宇宙，它就会变得越美丽、越令人费解。

哈勃太空望远镜在 地球 上空运行超过 300 英里（480 公里），与它研究的许多星际物体相距数千万 光年 ，将“远程工作”带到了一个新的极端。就在下面的世界又一次大流行的一年中，奇怪而奇妙的太空发现从上面涌入，天文学家揭开了怪物黑洞、隐形磁性巨型结构和外星行星的宇宙宝库的帷幕。

为了提醒您，距离地球越远，宇宙就会变得越来越陌生，以下是 2021 年发现的 10 个最令人敬畏、最极端和最神秘的太空结构。

他们说在太空中，没有人能听到你 wakka wakka wakka wakka 。告诉吃豆人残骸，古老超新星的气体残骸已经呈现出经典视频 游戏 迷可以立即认出的形状。该天体，正式名称为 N 63A，是一颗恒星在距离 银河系 163,000 光年的不太远的大麦哲伦星云中因自身重量坍塌的产物。由此产生的过热气体的扩散偶然地呈现出这种形状。但是坐在吃豆人路径上的明亮“能量弹丸”并非巧合。据美国宇航局研究人员称，这些颗粒是年轻的恒星，由很久很久以前承载吃豆人命运多舛的祖先恒星的同一气体云锻造而成。太可惜了……看来那颗星的生命已经耗尽了。

星系团是宇宙中最大的已知结构，由 重力 结合在一起。它们可以包含数千个星系、巨大的热气体云，有时还包含一两个水母的发光幽灵。天文学家在距离地球约 3 亿光年的南部天空中的星系团 Abell 2877 中发现了一种这样的水母。宇宙果冻的宽度超过 100 万光年，仅在窄带射电光中可见。

根据 3 月 17 日发表在 《天体物理学杂志》 上的一项研究，在如此窄的光带中从未见过如此大的结构。可能这种宇宙果冻实际上是一只“无线电凤凰”——一种由高能爆炸（如 黑洞 爆发）产生的宇宙结构，随着结构的膨胀和电子失去能量，经过数百万年逐渐消失，最后因另一场宇宙灾难（例如两个星系的碰撞）而重新焕发活力。结果是一个巨大的结构在某些无线电频率下会发出明亮的光，但在所有其他频率下会迅速变暗。鬼、水母、凤凰，三者合一！

别打喷嚏，猎户座！今年，科学家们发现了令人信服的证据，表明宇宙中最稀有的行星——一个同时围绕三颗恒星运行的单一世界——栖息在猎人 星座 巨大的、充满气体的鼻子的尖端。

被称为 GW Orionis（或 GW Ori）的恒星系统距离地球约 1,300 光年，是一个诱人的研究目标。三个尘土飞扬的橙色环相互嵌套，这个系统看起来就像天空中的一个巨大的靶心。在那个靶心的中心是三颗恒星——两颗彼此锁定在一个紧密的双星轨道上，第三颗在另外两颗周围广泛旋转。在 9 月 17 日发表在《 皇家天文学会月刊》上的 一篇论文中，研究人员基于先前的数据表明，恒星系统的三个环中的摇晃未对准几乎肯定是由其中一个环内存在一颗木星大小的大型行星引起的。如果未来的研究证实，这个巨大的世界将成为宇宙中发现的第一个“环绕”行星，或围绕三颗恒星运行的行星——并将让卢克·天行者的双重太阳母星塔图因真正赚钱。

2019 年，研究人员发布了第一张（也是迄今为止唯一一张）超大质量黑洞的照片，这是一个质量约为太阳 65 亿倍的巨大物体，位于距离地球约 5500 万光年的梅西耶 87 星系中。今年，科学家们使用新墨西哥州的超大阵列天文台再次观察了这个怪物天体，现在专注于从黑洞中心喷出的巨大物质和能量射流。研究小组的分析表明，这股巨大的喷流并不是直射，而是被一个螺旋状的磁场扭曲成奇异的“双螺旋”结构，从黑洞中喷出并深入太空近3300光年. 研究人员说，这是迄今为止在银河喷流中探测到的最长磁场，

银河系的中心就像一个巨大的粒子加速器，以接近光速的速度向宇宙发射被称为宇宙射线的带电物质束。在11 月 9 日发表在《 自然通讯 》杂志上的一项研究中，当研究人员试图绘制银河系中心附近 宇宙射线 的密度图时，他们发现了一些令人费解的事情：即使宇宙射线从银河系中心大量涌出，一个神秘的“屏障”仍然存在阻止大部分宇宙射线进入中心。该团队只能推测这种宇宙射线屏障的来源，但认为它可能是与我们银河系中央黑洞——巨大的人马座 A* 相关的混乱磁场。

在 10 月 26 日发表在《 天文学与天体物理学 》杂志上的一项研究中，科学家们分享了一个巨大的“造船厂”的发现，在那里建造了星系，类似于我们的银河系长大的那个。这个巨大的结构，称为原星系团，包含 60 多个星系，距离地球 110 亿光年，把它放在宇宙中只有 30 亿年 历史 的一部分。像这样的原星团形成于空间区域，在这些区域中，称为细丝的长气体线纵横交错，为重力提供了大量氢气以凝聚成恒星和星系。研究人员说，在这个“造船厂”中聚集的年轻星系似乎以一种贪婪的、几乎不切实际的速度增长。这一发现表明，古代原始星团在组装现代宇宙的基础方面比研究人员想象的要有效得多。

两道气势相仿的云气，在美丽的银河中并排出现。被称为“分子团”的这些巨大的恒星形成气体区域横跨天空，似乎在金牛座和英仙座之间形成了一座桥梁。这是一个关于星光熠熠的爱情的天体故事——而且，根据最近的研究，这也是一个巨大的视错觉。

该地区的新 3D 地图由欧洲航天局的 盖亚 太空天文台提供，显示这些垂悬的云实际上相距数百光年，被一个完全没有气体、尘埃和恒星的巨大空球隔开。根据 9 月 22 日发表的一项研究，这个被称为 Perseus-Taurus Supershell 的新发现的裂缝宽约 500 光年。 天体物理学杂志快报 ，很可能是由数百万年前的灾难性超新星造成的。研究人员写道，好消息是古代爆炸可能加速了超级壳边缘的恒星形成，让这场星光熠熠的悲剧有了一个圆满的结局。

地球，连同太阳系的其他部分和附近的一些恒星，可能被困在一个巨大的磁隧道内——天文学家不知道为什么。天文学家在预印本数据库 arXiv 上的一篇论文中提出，一根长 1,000 光年且肉眼看不见的巨大磁化卷须管可能环绕 太阳系。 . 该团队对我们银河系附近两个最亮的无线电发射气体结构——北极支流和扇区——进行的调查表明，这两个结构可能是相互关联的，即使它们位于天空的不同侧。研究人员说，连接这些结构的胶水是长长的、扭曲的带电粒子和磁场的卷须，类似于一个“弯曲的隧道”，环绕着它们之间的一切，包括太阳系。作者建议，目前还不清楚这条磁性“隧道”的来源，但像这样的卷须可能在宇宙中无处不在，并且可能是一个包罗万象的纵横交错的磁力线网的一部分。

黑洞是凌乱的食客。当不幸的恒星冒险离这些贪婪的物体太近时，黑洞的极端引力在称为“意大利面化”的过程中将恒星拉伸成长面条状。今年 5 月，研究人员第一次直接看到了这种凌乱的过程，当时一个距离地球 7.5 亿光年、质量是太阳质量的 3000 万倍的黑洞将一颗经过的恒星困在了它的魔掌中。灾难性的遭遇产生了一道明亮的闪光， X射线 地球上的望远镜可以清楚地探测到无线电波。但它也揭示了黑洞极点周围的一种不寻常的吸收线模式，显示出一条长长的光在黑洞周围缠绕了很多次，就像一团毛线球。由于大多数吸收线通常出现在黑洞赤道附近，因此研究人员得出结论，他们肯定正在目睹恒星的意大利面化。现在，他们如何将巨大的餐巾纸送到另一个星系？

最后，对于今年所描述的离家更近的天体，在月球背面傲立的“神秘小屋”怎么样？中国的玉兔二号火星车于 10 月 29 日发现了这个立方体形状的异常，物体突出在原本均匀的地平线上方。它是斯坦利·库布里克 (Stanley Kubrick) 的《2001：太空漫游》(2001: A Space Odyssey) 中的外星人方尖碑吗？或者它是更无聊的东西，比如月球上的许多巨 石之一？根据中国国家航天局的说法，玉兔需要两三个月的时间来仔细观察——并希望得到一个令人满意的答案。在那之前，我们将乐观地看着天空。

② 整个宇宙中，还有黑洞不能吞没的天体吗

众所周知，黑洞之所以被称为是因为黑洞中心的引力如此之强，它会将附近的所有光线吸收进来，谁都无法逃脱。由此可见，黑洞的引力有多强。

众所周知，黑洞在宇宙中有最强的引力，所以没有人愿意接近它。

如果你距离太近，黑洞的引力会很大，以至于以光速行驶也无法逃脱。

这个不能返回的临界点被称为“视界”。

另一个不想离黑洞太近的原因是因为我们称之为“面条化”的假设（“面条化”：如果你离黑洞过近，就会被黑洞的引力撕裂成像面条一样长长的一条）。

把星星变成意大利面条

想象一下太空中的某个物体，比如恒星，当恒星靠近黑洞时，因为恒星的一侧比另一侧更靠近黑洞，所以恒星的一侧比另一侧受力更大。

来自重力的拉力在最靠近黑洞的一侧会更强，而在更远离黑洞的一侧会更弱。

最早在18世纪，约翰·米歇尔和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考虑过引力场强大到光线都无法逃逸的物体。1916年，卡尔·史瓦西发现了广义相对论现代黑洞模型特征的第一个解，然而大卫·芬克尔斯坦在1958年才首次发表它做为一个无法逃脱空间区域的解释。长期以来，黑洞一直被认为是数学上的一种好奇心。在20世纪60年代，理伦工作显示这是广义相对论的一般预测。约瑟琳·贝尔·伯奈尔在1967年发现中子星，激发了人们对引力坍缩造成致密天体的兴趣，认为可能能在天体物理中实现。

③ 想象下木星坠入太阳...太空将变成什么样呢

 

首先感谢你这个有趣的提问。虽然要想象出这个画面很困难，但是大数据可以帮我们填补这个空白。就像天体物理学中的许多其他事情一样，这个问题的答案也是与直觉相反的——明明是给太阳添加燃料，它却不争气地逐渐熄灭。还有另一个将要在讨论中出现的是极端的显着的太阳质量抛射和超明亮。

 

科学数据让我们可以通过计算机技术绘图，展现太阳与木星在太空中的位置关系。相对于太阳来说，木星是一颗直径为太阳的10%、质量为太阳千分之一的行星。难以置信，它竟然会对太阳产生显着的冷却作用，为什么会这样呢？这其实就像落到大象身上的苍蝇一样。那么木星的组成是什么呢?木星的90%是氢，那不就是太阳燃烧的燃料吗?但事实是，如果木星撞向太阳，它会从太阳那里吸收大量的热量。假设我们系统中的气态巨行星缓缓降低到太阳下，已知：

木星的质量= 1.989E27 kg

太阳的质量= 1.989E30 kg

木星的平均温度= 128k

太阳表面温度= 5778 K

 

尽管木星的10%是由氦构成的，为了简化计算，假设它全部是由氢构成的。这实际上是保守的，因为氦的影响比氢更严重。

 

 

影响一：电容冷却。氢从100K到6000K造成的电容冷却影响。

 

太阳表面温度的平均值大约是17k焦耳每千克开尔文，木星撞向太阳时等效于将1,989E27千克的氢加热到温度为17k焦耳每千克开尔文的5778千克氢所需的总热量。

 

计算得出所需的总能量为1.91E35焦耳。

那可是很大的能量啊!注:太阳的总输出为3.85E26瓦。

 

计算得出所需的总时间为15.8年

 

这意味着木星撞入太阳后，它将会变暗，用它的能量加热低温气体，然后持续16年。如果你认为这就已经很糟糕了，那就等着看比这更糟糕15倍的事情吧。

 

影响二：电离影响。太阳不仅仅是一个由氢和氦组成的燃烧的球体，它实际上是完全电离的气体天体。太阳上的每个氢原子都处于电离状态。理论上，电离一个氢原子需要13.6 eV或2.18e - 18j的能量。木星中的气体没有被电离。所以，能量不仅会被用来加热气体，还会进入的氢气“融化”并与在太阳结合之前被电离。事实上，将氦的电离需要更多的能量，保守估计，假设木星的全部质量都是氢。

 

已知：

木星上氢原子的数目= 1.20E54个原子

从木星电离氢所需的能量= 2.61E36焦耳

太阳充分释放能量电离氢的时间= 214.9年

这将使太阳在未来215年都处于黑暗之中。因此，太阳的表面就会变暗。在太阳的核心,所有的融合将继续发生和产生能量,但这些能量将用于维持太阳的温度和电离寒冷的普通物质,在完全黑暗的231年之后,太阳会回到正常。在实际中，可能由于传热和传质的限制，这一过程将随着时间的推移而扩散。太阳将在降低功率，但将是不正常的一段时间。例如，太阳可以在462年里减少50%的能量等等。但无论哪种方式，都将是一场灾难。

 

 

以太阳45亿年的年龄和太阳作为主要系列恒星的预期寿命95亿年来说，这几百年只是沧海一粟，可以忽略不计，但对太阳系，特别是地球上的生命来说，这是一个致命的打击。即使是几十年的黑暗也可能冻结所有的行星，杀死地球上绝大多数甚至所有的生命。唯一的例外可能是靠海底地热生存的生命。

 

影响三：动能。问题中提出的假设场景并没有详细说明导致木星进入太阳的环境。木星现在是绕着太阳转，而不是下落，只要它有大量的动能，它就会继续下落。在行星撞向太阳之前，有些东西要么需要吸收这些能量，要么需要改变行星的轨道。如果能量没有被吸收并被带到太阳中，它将减少吸收能量到太阳中所需要的能量。我们来计算一下能量。

木星的质量= 1.989E27千克

 

木星的平均轨道速度为13.1千米/秒

 

木星的动能= 1.71E35焦耳

 

所以它至少可以提供太阳表面加热气体所需的大部分能量，但在木星完全并入太阳之前，至少还有216.6年的时间太阳是完全黑暗的。

 

最后一个细节。那么木星对太阳燃料供给的贡献呢?这其实是可以忽略的。木星比太阳小1000倍。额外的质量将对增加核心的重力压力有非常小的影响，不会导致更快的燃烧。如果木星有两到三个太阳质量，它会让熔炉烧得更热，但在目前的质量下几乎没有影响。这将使太阳的寿命增加1000万年，但它的燃烧速度却没有变化。不幸的是，我们都将离开!

 

另一个有趣的极端情况是快速下降。假设木星静止在它现在的位置(初速度= 0)，让它自由下落并转向太阳，而不是慢慢下降。在这种假设中，它将把重力势能转化为动能，从而加速向太阳靠近，直到到达太阳表面。换句话说，它仍然从太阳吸收能量，但不会从辐射中吸收能量。让我们计算一下这能提供多少能量。

 

在引力场中，势能(假设在无穷远处为零)等于-GMjMs/d，其中d是木星和太阳之间的距离。总能量就是动能和势能的总和是恒定的。利用d和Rs的太阳表面半径，并结合Vj的公式，木星的轨道速度(13.1 km/s)，可得：

 

从太阳表面逃逸速度是617.3，从木星轨道逃逸速度是18.5千米/秒

 

木星在太阳表面的最终速度= 617.0千米/秒

 

木星在太阳表面的动能= 3.38E38焦耳

这是一个巨大的能量，相当于太阳31000年的产出(根据维克托·托特的数学公式计算得出)。它甚至有可能使太阳看起来正在爆炸，从而导致太阳巨大的日冕物质抛射。这对所有的行星来说都是灾难性的，这个假设还将造成其他有趣的结果。由于木星质量，太阳也会朝木星落下(它们都落在质量中心)。所以在这个过程的最后，太阳移动了大约一百万公里。无论如何，迅速落入太阳将是灾难性的。

 

现在就有了两个极端。一端是多年的黑暗和冰冻，而另一端是超级明亮的太阳，将大量的热物质和巨大的辐射射向太空。正如科幻电影里的巨态星球。不过，这个提问表明，Quora上每天都有新的东西需要学习。

 

 

编辑2：人们对这个话题产生了极大的兴趣，有许多评论和有趣的讨论。我认为在这里存在完全正确的答案。我尽量保证表述简短，不超过Quora的字数限制。欢迎您在评论区阅读完整的评论。

 

评论：木星的下落机制是怎样的呢?什么动力驱动了整个坠落过程的发生?

回答：天文学中涉及行星运动的大部分能量量都是天文量，超出了目前人类科学计算的水平。一个航天器造成自由落体需要把飞船转向轨道180度并打开引擎。如果引爆引擎来抵消前进的动力，飞船会在轨道上瞬间停止然后开始自由落体。显然，对木星来说这是不可能的，因为它体积巨大，而且没有引擎。速度的变化要么是由动量相等但相反的物体的直接碰撞引起的(可能会产生其他影响)，要么是由与一个或多个巨大天体的距离所引起的。也许一颗恒星经过太阳系或在远处绕轨道运行时会吸收木星的轨道能量。飞船的缓慢下降需要将引擎转向太阳，并保证持续燃烧以防止飞船在自由落体中加速。在行星尺度上，如果没有足够的动能将木星拉到太阳表面，那肯定需要第三个或更大质量的天体来发挥作用。我还没有考虑轨道力学，我相信这方面的专家可以通过这些额外的天体在接近但不碰撞的轨道上实现太阳和木星的和平结合，得出一个合理的数学结论。总的来说，注意这些假想练习的目的不仅仅是科幻小说。它也磨练和考验我们的知识，给我们勇气去问如果。

 

评论：如果木星被一些“上帝之手”小心地推向到太阳上，并均匀地将其与太阳混合，它将降低现有质量的温度(5778 - 128)/1000 = 6K。如果木星只是简单地落入太阳(没有上帝之手)动能将从600公里/秒的速度，那对每千克太阳将是1.8亿焦耳，这将提高一点点温度。(由邓肯·凯恩克罗斯及几张类似的便笺提供)

 

回答：太阳是一个具有快速热传导的均匀质量的假设是不正确的。太阳是由许多层组成的。

热传导的过程极其复杂而缓慢。因此，太阳内部的温度非常不均匀，核心温度为1500万度，表面温度为6000度。太阳内部的热传递是曲折的。据估计，在太阳核心产生的光子需要至少10万年到5000万年才能离开太阳。这是10万年中最大的70万公里然后当光子在500秒内离开太阳时它跑了1.5亿公里到达地球。请看这个参考(光子穿过太阳的旅程)。木星慢慢地降落到太阳中，将会迅速地切成小块，并覆盖在太阳的最上层，但是需要很长时间来提供加热和电离它的热量。如果木星撞向太阳，则会发生相反的情况。这里有太多的能量很难把它转移到恒星的所有质量上。因此，它会导致局部极度升温，并极有可能导致太阳的爆炸物质喷射。在地球上可以看到太阳的爆炸。为了得到一个复杂的热传递的模拟案例，考虑航天飞机返回地球的情况。瓦片的外表面温度达到5000千米但在航天飞机内部宇航员几乎不流汗。由于热传导不良，热(或冷)将停留在局部。

 

评论：是否还有第三种非极端的情况，即木星螺旋状缓慢坠落到太阳上，像意大利面一样(术语由Jeffrey Wong提供，idea也由Felix GV提供，Dom Clegg, Ashutosh Pendy提供)

 

回答：绝对有可能，甚至可能比极端情况更有可能。请注意，衰落的螺旋，如果需要很多年，将解决能源问题。木星会被切割成碎片，因为它不断地向太阳风和太阳失去质量，并在穿过太阳日冕时被加热。这就引出了太阳的另一个奇怪特征。日冕远高于太阳表面光球层的温度是2 - 5百万度，而较低的层(太阳表面)只有大约6000 K。无论如何，这种温和而又巨大的手法把电影的乐趣都抹掉了。

评论：为什么说太阳内部大部分是电离的？

 

回答：光球只有部分电离，但它只有100公里深，木星直径14万公里，达到25%的太阳中心，如果完全浸入。光球层以下。太阳的温度迅速上升，使氢分子原子化，10万K以上的氢90%以上电离。这依赖于一个百分比。

 

太阳的粗略温度分布图表明它表层特征是很薄的。

 

其他评论：

 

Guy Caulfield-Kerney：这有点像规模更大的“不要玩火柴”。

 

丹尼尔·斯佩克特:太阳的引力结合能是6.7×10^41，所以太阳不会爆炸。

 

Doğukan Dizman:人类可以在没有太阳的情况下生存，我们需要靠近地热能源输出，在那里我们可以收集氧气雪，融化它为空气，使用特殊的灯来种植植物的电力从地热/化石燃料。

 

弗朗西斯·克劳奇:你什么也不会听到!

 

史蒂文·切特利:感谢上帝，科学家们!我不敢相信我读了每个字，得到了结论。现在让我们一起去看《忧郁症》来振奋一下心情吧。

 

请回复上一条评论:科学加一点虚构。至少我没有在最后杀死布鲁斯·威利斯，就像他们在世界末日电影的结尾那样。哈哈!:-)

 

编辑3：现在是时候进行另一个讨论了，有66个以上的评论和很多有用的笔记和问题。在你和Quora机器人的耐心范围内，我试着总结和回答最常被问到的两个问题。

 

评论：为什么木星分裂成一层薄薄的覆盖在太阳表面，而不是沉入太阳深处，覆盖整个恒星?

 

回答：答案在于木星的组成。任何一个尝试过把沙滩球推到水下或者尽可能快地在泳池里扔篮球的人都知道，球只是打在水面上，并没有深入水中多少。相比之下，向水扔一块石头，让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。它们会迅速下沉到太阳的中心，但剩下的98%是氢和氦(90 H + 8 He)，它们不会下沉，也不会溶解。太阳也是氢，但它是一个不同的阶段。你们已经听说过物质的四种状态固体，液体，气体和等离子体。太阳是第四个。木星就像加在一杯水中的冰。它会浮在上面，直到变成与身体相同的相位(即等离子体)。这将需要大量的能量进行电离，并且需要很长时间才能实现。如果木星以高动能进入地球，那将是另一回事。现在有太多的能量，物质会因撞击而发热，电离和过热，但就像从落在太阳一部分的石头上溅出的水一样，在一切都混合之前会溅出，即使这样，太阳的表面也会在很多年内变得超级明亮。

 

评论：这将事件限制在太阳表面，而忽略了太阳的其他部分。然而，表面温度相对于岩心温度…如果表面冷却，那么热量的流动就会相应增加。

 

回答：这在普通流体中基本成立也就是说在普通单相流体中如果T增加对流换热率就增加。

这是因为在流体中，冷区和热区之间的密度差形成了一种引力驱动的流动，从热区到冷区，并携带热量。不幸的是，太阳不是一种普通的液体。太阳中的液体是一种等离子体。在等离子体中，主要的传质方式是磁铃流动。这是一种奇特的说法，流体是由电磁力而不是重力驱动的。所以推动物质流动的是电磁力比重力强38个数量级。换句话说，在太阳流动的地图上，你可能会看到类似空气和蒸汽的漩涡，在充满蒸汽的房间里，但这就是相似之处。所有这些电流都是由非重力驱动的。这就是为什么你会看到太阳耀斑在太阳的引力作用下发射出几十万英里远。它们可能看起来像火，但不是真正的火焰。重力太弱，不会造成如此巨大的现象。它完全是由电磁驱动的。现在我们知道了气流从何而来，让我们看看它产生的对流。在我的模型中，我说过太阳的对流传热很弱。热传导的问题是，在木星并入太阳表面后，T的增量很大，但对改变驱动磁场的影响很小。产生影响的▽ T是等离子体区域之间的温度梯度，但新合并的木星还没有电离，因此对质量传递(以及热传递)影响不大。

最后一点细节。我们已经提到过很多次了，太阳黑子的存在是一个密切相关的因素。太阳黑子是较冷的区域，在太阳照片中显示为较暗。因为同样的原因，它们的存在并没有立即被从热到冷的对流所消灭。一旦斑点形成，它们就不会引起太多的对流换热，因为传热的介质是等离子体，而等离子体并不知道冷区的存在。在100公里深的太阳表面，只有10%的物质被电离，其余的是氢原子。

 

反正记住，很多关于太阳和木星的事情是反直觉的。

作者: quora

④ 比钢硬100亿倍，宇宙“最硬”物质是什么此“硬菜”来自中子星-

硬度是人类对材料的极致追求，因此在人类 历史 上，从石器时代到青铜时代，最后到铁器时代，变化的是材料的硬度。而后，人类 又陆续发现 金刚石、鲁珀特之泪 等坚硬的物质 。 目前为止，人类发现的最硬的物质是 碳炔 。

如果还不满足这些物质的硬度，那就将目光放向宇宙，寻找比地球的碳炔还硬的物质。这个时候我们会发现，地球这些物质的硬度全部都是弟弟。宇宙中的物质硬度都高得离谱，动辄得咎就是地球物质的上亿倍。想象一下这些东西撞击地球，地球能承受得起不？

这里面最硬的存在，是中子星的 核意面 。

中子星是宇宙中的天体名称，也是 整个宇宙密度最大的星体，其平均密度为 每立方厘米1亿吨 以上。 想象一下 如果要把地球压缩到这个密度，那地球的直径只有可怜的22米 。如此高密度的中子星，是怎么来的？

中子星是大质量恒星死亡后的墓碑，介于 白矮星 和 黑洞 之间，在它和黑洞之间还有一个概念星体 夸克星 。宇宙中没有什么物质是永恒的，即使是发光发热的恒星也有死亡的一天。以我们的太阳为例，它现在正值壮年时期，处在 主序星 时期，热量最稳定地持续输出，等再过约 50亿 年，太阳上面的 氢 核聚变反应完后，我们的太阳就会进入中老年。这个时候它的内部因为变成了氦而坍塌，最后变成 红巨星 ，最后再变成一颗 白矮星 。

可是宇宙中还有质量远超过太阳的恒星，它们在主序星完成后，会因为内部的坍塌力量更大而形成 红超巨星 。因为坍塌实在太大，它会将自己外部的物质全部甩出来产生 超新星爆炸 。爆炸后，仅剩的大质量内核又会两种结局，一是变为 黑洞 ，二是变为 中子星 。

一般来说， 质量在8个太阳以上的恒星，会进入红超巨星到超新星爆炸形成中子星或者黑洞。 因为内核还保留着原来的能量，它会 以脉冲的方式发射出来，一些中子星就会成为 脉冲星 。中子星的密度大，主要原因是母恒星的质量很大，坍塌后的内核体积比起曾经来说非常小，因此造成了 一块方糖大小的中子星物质，质量达到 一亿吨 。

如此高的密度，自然就会产生宇宙最硬的物质。

在远古时期，人类认为石头是最硬的物质 ，因此我们的祖先捡起地上的石头，砸向我们追逐的猎物。果然，被石头砸中的动物轻则头破血流，重则当场一命呜呼。在用石头砸猎物的时候，石头碰撞到了石头导致裂开，裂口边缘很锋利。

人类的祖先在搬运石头的时候不小心割伤了手，于是它们发现，石头经过撞击会出现断口，断口很锋利可以割裂皮肉。但是在制作这个工具的时候，需要找一块硬度更大的石头作为敲击体。这便是人类第一次在自然中比较硬度。

后来人类发展出了文明，学会了 冶炼金属 ， 得到了人类 历史 上的第一个金属制品—— 青铜器 。 人们发现无论什么东西，只要被青铜做成的刀剑劈砍，都会粉身碎骨。我们认为青铜是比岩石还硬的物质，因为可以用青铜做的凿子凿开山石修路。

而后， 人们发现比青铜还要硬的物质——钢铁 。战场上，钢铁的刀剑劈断了青铜剑，宣告新一任王者的到来。自此，人们认为，钢铁几乎是人类为自己寻找的最硬的材料。但很快人们才发现， 非金属材料的潜力超乎想象。

目前地球上已知的最硬的物质是 碳炔 ，这是一种 碳原子以 三价键 的形式组成的 碳链 ， 其本质上是碳 ，但是因为内部的结构，造就了其超高的硬度。 碳炔的硬度大约是钢铁的上百倍 。碳给人的印象并不是坚硬的物质，相反它很柔软，还能燃烧取暖。但是不论是金刚石，还是后来的碳炔，都成为了地球上硬度数一数二的物质。

这是因为碳的“可塑性”非常高，能够形成各种化学键，这也是它能够成为我们生命的基础。我们自称 碳基生命 ，就是 我们的有机物是以碳原子为主链条，氢氧氮为添加物进行的组合 。

也就是说，地球上最硬的物质，是碳原子组成的。那么中子星上面的物质，主要成分是什么呢？

中子星顾名思义，主要由 中子 组成的星球。我们都知道 原子由 原子核 与 外围电子 组成，而原子核又是 质子 和 中子 组成。 中子是不带电且质量比起质子小很多的粒子 ，它第一次被发现是在着名的 卢瑟福 用原子轰击金箔的实验。

原本在一个原子里， 质子 、 电子 还有 中子 互相不会干涉，它们维持着这个原子的一切运动。但是， 在中子星形成过程中，发生超新星爆炸，导致原子的质子和电子通通被甩出来。因为 质子带正电而电子带负电 ，它们在宇宙中互相结合，这个结合的产物便是中子。再加上之前母恒星破裂的原子核里残留的中子，它们一起组成了中子星。

中子是组成原子的三大粒子之一 ，它不带电，但是特别容易进入原子核。如果 用它轰击原子核，会引出核子反应，释放出巨大的能量，这便是人类研发的中子弹 。四个中子会组成一个粒子，被称为“ 四中子 ”，又称“ 零号元素 ”。这种粒子 不带电，与其他中子互为同位素 。但是，目前这个“ 四中子 ”没有明确的理论证明，它的出现很像是一种偶然。

因为中子不带电，要它们结合起来，简直是天方夜谭，它们不会互相吸引，也不会相互排斥，就这样保持独立互不干涉。所以，四个中子组合成粒子，这几乎是不可能的。但是科学家们却认为，也许当年出现“四中子”是巧合，可如果是 在情况非常复杂的太空，比如中子星上面，是有可能存在的。因为超新星大爆炸之后，原子的结构已经彻底被改变 ，我们不能用平常的原子理论去看待中子星上的情况。

那么在中子星上，会以怎样的形式构成密度极大的中子星呢？

核意面 听起来很好吃，然而实际上它是一道“ 硬菜 ”， 其硬度是钢铁的100亿倍 ，这世上没有谁能咬得动这道意面。

中子星是宇宙中引力仅次于黑洞的存在 ，因此 光可以从中子星四周逃逸，但是逃逸路线会发生弯曲 。因此，我们是不可能登陆中子星的， 巨大的引力会引发上面的一切有质量的物质发生坍塌 。因此科学家们只能通过电脑模拟，得出一个模拟的中子星内部结构。计算机将模拟的中子星组成呈现在大家面前，大家都惊呆了！

由于 中子星的引力巨大，因此越往中子星的内部走，它的结构就越像一个意大利面团 。超新星爆炸的巨大压力，让中子和质子们聚集在一起，形成了 类似球形的核，中子和质子是原子核的组成部分，因此又称 核意面 。

这些“ 意大利面 ”们组成了密度极大的中子星，也自然而然成为了全宇宙硬度最高的物质。这便是中子星呈现给全宇宙的一道极致硬核的菜肴！可这份“硬菜”有什么作用呢？仅仅用来“填饱”中子星的肚子吗？当然不是， 有一部分中子星会发出脉冲波，被称为脉冲星。并不是每一颗中子星都是脉冲星，只有旋转周期很短的中子星才能产生脉冲。而决定这个周期的，就是这些“意大利面”。

天文学家们发现， 脉冲星是因为中子星释放能量导致的，本质上脉冲星的旋转速度会比一般的中子星慢很多。然而经过研究发现，目前已知的脉冲星中， 旋转周期就没有超过12秒的 。这是因为，脉冲星的分布都不会很均匀，导致 残留的电子和质子们在旋转过程中产生磁场。

如果任由这个磁场加强的话， 脉冲星两极地区会产生电磁波，释放能量，减慢脉冲星的旋转速度。然而， 核意面将质子和中子结合起来，使磁场减弱 ，这个时候虽然依旧发射电磁波，但是它保住了脉冲星大量的能量，继续维持高速旋转。

此外我们都知道， 中子星的引力仅次于黑洞，如果不考虑概念星体夸克星，它是宇宙中的第二大引力。 光可以从中子星周围逃逸，但是逃逸的路线会出现弯曲，这是因为中子星附近的空间是扭曲的。扭曲的原因除了引力过大，还有就是， 核意面会让中子星的表面并不平整，出现高度仅几厘米的山峰。正是这仅仅一点点山峰，就足以让旋转的中子星周围的空间出现弯曲。而弯曲的空间里，中子星在不断地向外释放能量，这就形成了 引力波 。

也就是说，核意面很有可能是引力波发生的条件之一。 引力波是爱因斯坦广义相对论中预言的一种物质，现在已经被人类证明存在，它来自于高速旋转的双脉冲星。

那么这些“ 意大利面 ”对我们有什么意义呢？当然不是为了吃它，而是 能够帮助我们实现星际穿越 。

宇宙中有很多能量，但这其中有很多人类无法利用。核意面是人类通过电脑模拟出来的结构，而人类的实验中曾经偶然 存在过“四中子”结构 ，这就意味着未来人类可以模拟中子星的环境，创造出核意面。 中子星能量巨大，且没有黑洞危险，我们可以利用这一点为宇宙飞船实现能量供应。

此外， 中子星周围扭曲的空间，是曲率加速器和虫洞 科技 的基础，未来能否接近光速，可以在这个方向上努力。

谁能想到宇宙中居然存在着“意大利面”结构的物质，而且这种物质还是全宇宙硬度最大的存在。 宇宙拥有140亿年的 历史 ，960亿光年的直径，人类 探索 的范围只是非常微小的一部分。 当然，人类在宇宙中的前进范围不会仅限于如此。

如今人类的脚步还没有扩展到太阳系以外，甚至连我们自己的太阳系边界在哪里都还没有搞清，更不要说前往中子星，核意面似乎对我们还很遥远。可是我们不能因为现在还没有到达中子星就放弃研究，或许有一天核意面会和当年“四中子”结构一样偶然出现在人类的研究中。即便是惊鸿一瞥，也足以说明人类 科技 的伟大进步。

⑤ 核意面：宇宙中最强的物质

宇宙中充满了各种神秘的天体和物质，所以未解的谜团、新的发现、新的理论层出不穷。在关于宇宙事物的清单上，一种外国食物的名字“意大利面”赫然在列，准确地说，宇宙中有一种名为“核意面”的物质，意思是该物质的形状像意大利面一样。除了名字十分特别以外，它还是宇宙中最强的物质之一，想要破坏它，你需要使出粉碎钢铁所需力量的100亿倍。

下面，就让我们一起来认识一下这个神奇的物质吧。

物如其名的核意面

想了解核意面，我们还是要从中子星说起。晚年的恒星在引力的作用下，内核不断坍缩，发生超新星爆发，留下黑洞或中子星。中子星的半径通常约为10千米，质量在太阳质量的1.4倍到2.16倍之间。可想而知，中子星的内部会是多么致密，一块方糖体积的（1立方厘米）中子星大约和珠穆朗玛峰一样重（10亿吨）。

顾名思义，中子星主要由中子构成，还有部分电子和质子。中子星的结构与地球十分类似，它们也有固体外壳，越向内、压力越大。在外壳中，压力使中子和质子结合成原子核。那么中子星内部会是什么样的呢？由于天文学家无法在实验中创造出如此巨大的压力，以观察高压下中子和质子的情况，他们只好使用计算机模拟中子星的内部。模拟结果让科学家大吃一惊：该物质随着压力的增加，其形状像各种各样的意大利面一样。不过这只是计算机模拟的结果。

根据该“理论”，在外壳之下，巨大的压力使中子和质子聚集在一起，形成了类似于球形意大利面的核；而随着压缩继续加强，质子没有足够的电斥力来维持球形，所以类球形核结构又被压成长长的条状的意大利面；压缩继续升级，原子核会变成薄片状的意大利面。

观测结果与理论相联系

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（中子星的一种，会发射成对的电磁波）旋转周期很短的问题。在脉冲星发射电磁波的过程中，由于释放大量能量，脉冲星的速度必然会减慢，所以天文学家应该可以发现速度较慢，即旋转周期较长的脉冲星。然而天文学们观察了大量脉冲星，但是没有一颗脉冲星的旋转周期超过12秒。

科学家认为，脉冲星产生电磁波的原因是由于其内部电子和质子分布不均，高速旋转的质子和电子会产生强大的磁场，这样就会在两极地区发射强大的电磁波。并且磁场还会导致脉冲星内部的电子和质子分布更加不均匀，进一步强化磁场，导致脉冲星散发的能量增强，散发的能量大，速度就会减慢，从而使脉冲星旋转周期变长。

但如果脉冲星内部存在核意面形式的物质，这种物质会阻止磁场的增强，使脉冲星速率无法减慢。最终，由于核意面的限制，磁场会逐渐稳定下来，这使得脉冲星停留在一个旋转速度（或旋转周期）。

其次，如果中子星内部的确存在核意面，那么它将使中子星的表面存在不规则的形状，表面凸起为“山”，尽管这些小山可能只有几厘米高，但这些不规则的小山还是会造成引力波的不正常。举例来说，宇宙就相当于蹦床表面，而中子星就相当于一个陷在蹦床表面的铅球。如果铅球的形状规则，那么就算它一直在旋转，也不会引起什么涟漪；但如果铅球表面十分不规则，那么随着它的高速旋转，它就会对周围产生影响。

当然，我们没法真的进入中子星的内部一探究竟，核意面只是科学家们依据计算机模拟提出的理论结果。虽然“小山”引起的引力波的异样可能太微弱，我们目前还很难观测到，不过，既然核意面预言了引力波的异样一直都存在，如果我们发现了由单一中子星造成的引力波的异样，也能反过来印证核意面的存在。

⑥ 比钢铁硬100亿倍，宇宙中“最硬”的物质！来自中子星的“硬菜

科学家如果想要开脑洞，那他们的想象力可比一般人大得多。在核物理和天文学中，科学家就把一种天体当作了一种菜肴，这是什么天体呢？

这便是中子星，一颗致密又极为强大的天体。它几乎已经脱离了恒星的范畴，只有“天选之星”才能成为中子星。科学家认为，它可能是宇宙中最硬的物质。

那么中子星是如何形成的呢？为什么中子星上会有这样的“菜肴”？科学家是如何解释这种情况的呢？这道“硬菜”有什么特别的地方吗？本文将从中子星和中子星意面构想这两个方面进行解答，接下来一起看看这道比钢铁还要硬上100亿倍的中子星硬菜，它是如何成为宇宙中最硬物质的？

中子星变意面

中子星在太阳系中并不算多，因为从时间上来讲，一颗恒星从出生到死亡至少要经历近百亿年的时间。中子星作为恒星的另一个终点站而言，它并不像黑洞或者白矮星那样，是完全对立的两个极端。不过要是再努力一些，中子星就能变成黑洞了。

成为中子星后，这里的引力、电磁力会变得异常诡异，而且巨大。残余的简并物质会构成中子星的主要部分，这些都是恒星之前“燃烧”剩下的余料。最终在引力作用下，所有的基本粒子被揉作一团，形成宇宙中最像球体的致密物质。

为什么这么说呢？因为中子星上的环境过于特殊，所有的一切都被压缩在内部。如果上面有山一样的形状，那么中子星上最高的山峰不会超过2毫米，这使得中子星的表面十分“光滑”。

通常来讲，如果恒星质量在10~29个太阳质量之间完成寿命终结，那么它们便会成为中子星。而它们的内部则令人感到不可思议，要知道它们之前可是比太阳还要大上数十倍的恒星。中子星会把所有的一切压缩进直径只有数十公里内的“球体”中。

由于过分强大的引力，就连科学家也搞不明白，中子星的内部有什么，又是什么情况。目前学术界的观点认为，中子星具有不同结构的中子扭曲物质。为了完成中子星的基本研究，也许是为了方便命名和记录，科学家以意大利面来命名其中的结构。

也许他们只是意面爱好者，总之名字就是来的，下面来看看中子星的意面结构吧。

“硬核”的中子星意面

首先是中子星的表面，简并物质在这里被包裹住，地表附近像“团子”一样的结构，它们是圆形的气泡状中子。进入中子星后，强大的压力会强迫中子进入一种被称之为意大利面的长管中。再继续前进，这里的变化就显得十分诡异了，所有物质被压缩成像千层面一般的中子片。

中子星意面组合就这么来了，尽管这看上去相当奇葩，但这是科学家根据现有的观察和理论做出的合理预设和建模。由于现在的观测手段并不能直接观察到中子星的内部，为了完成较为具体的分析工作，科学家只有依赖计算机来完成剩余的工作。

一般的计算机可模拟不了中子星这么强大的天体，如果用单个GPU进行模拟计算，至少得花费250年的时间。这份模拟工作的成果主要来自于麦吉尔大学、加州理工大学和印第安纳大学的共同合作。计算机模型显示，中子星内部密度比地球上的钢铁还要硬100亿倍。

研究人员马特·卡普兰认为，中子星巨大的重力使得它们的外层“冻结”成了固体，看起来和地球非常相似，外部薄薄的外壳包裹着一个液体核心。

也许这种的说法还不能很直观地解释中子星的内部压力和重力有多大。根据美国NASA的说法，这种天体就好比把太阳质量两倍的恒星塞进一个只有20公里宽的球体中。仅是㧟一勺方糖大小的中子星，它的质量也能和珠穆朗玛峰的重量相当。

卡普兰作为中子星意面的主要研究人员不仅模拟了中子星的内部结构，还利用计算机模型对预设模型进行拉伸和挤压，以此了解中子星意面是如何断裂的。这么做还有一个重要的目的——它能够帮助科学家们计算中子星意面的强度。

这种意面只存在于中子星，其他任何天体都不会有存在。这时可能有吃货想发问了，如果真的想要尝一口中子星意面会如何呢？

根据卡普兰博士的介绍，如果真的能够以某种神奇的方式将中子星意面传到你的手中，毫无疑问这会让人当场毙命。由于脱离了中子星的压力束缚，活跃的中子星意面会像核弹一样爆炸，这也是为什么它会被称作“核意面”。

很明显，这种物质太过于特殊，可是科学家为何对它们如此着迷呢？

意面揭示宇宙起源？

事实上科学家研究中子星还有另外一层目的，那就是 探索 宇宙的本质和起源。这看起来又回到了一个老生常谈的问题上，宇宙是怎么来的？

在最新的中子星碰撞观测中，科学家们得到了一个非常惊人的结果。大质量的中子星核心十分致密，原子核在这里失去了自己的形态，它被凝聚成了夸克物质。这对天体物理学来讲非常重要，在这之前，夸克核是中子星内核的主要物质只存在于理论中，如今科学家终于有机会观察到它们。

这在过去是令人难以想象的，天文学家假设，在足够高的热量和密度下，中子会进一步被分解成夸克，然后形成夸克汤。夸克作为基本的亚原子粒子，经过结合形成了复合粒子，也就是质子和中子，而这些便是构建原子的底层物质。

另一方面，中子星的活动还会伴随引力波的出现，这对中子星的内部观察起着关键作用。在2017年，天文学家观察到了GW170817的碰撞。这两颗中子星的变化随着引力变形可以揭示它们的内部结构信息，多个发现表明，这些中子星的核心不完全是夸克物质。

对于研究宇宙的天文学家而言，中子星夸克的发现关系着宇宙的诞生。因为在现有的理论中，宇宙在大爆炸之前是由夸克胶子等离子体构成的热汤强子。因此，我们可以看出中子星有可能是回溯这一切的关键。

除了现有的观测手段外，夸克在粒子对撞机实验中也能形成极其短暂的一瞬间。很明显现有的粒子对撞机不能完成有效的观测，如果科学家在未来能够描述出夸克物质在中子星的形成条件，则有助于人们更好地了解宇宙。

随着引力波能够更加频繁地被观测到，中子星的谜团也在一步步揭开，相信未来不久，科学家会找到一种新的方式来描绘我们生活的宇宙。

⑦ 探索：这个内部结构被科学家称为“核子意大利面”的星体

根据美国太空总署-chandra X射线天文台的数据显示中子星的核心是由超流体组成。那这个超流体是何方神圣呢？其实超流体是一种没有摩擦力的奇特物质，科学家通过实验室模拟出来的类似超流体有一个奇怪的特点，它可以往上流动并从容器中溢出，科学家虽然暂时不能深入了解中子星的内部，但是中子星的内部结构是天文学家最为好奇的地方。

其次，大气层的下方由晶体铁原子核以及流动的铁电子组成的游离铁形成的地壳，由于中子星的重力很强，导致它的地表几乎是一片光滑。地表上最高的“山峰”高度不超过1厘米，如果你觉得这很怪异。

那我告诉你中子星地表下方更加怪异，中子星的地表下有着全宇宙最坚硬的物质，科学家给这种既坚硬又怪异的物质起名为“核子意大利面”，下面我们一起看看这个“意大利面”是如何生成的。

在中子星地表下方，中子先进行了合并，变成面疙瘩一样的块状物质，然后块状物质合并起来，变成长长的“细面条”，然后“细面条”再合并起来，就变成了“宽面条”，最后“宽面条”也会合并起来，变成形状像“空心面”一样的形状，这就是“核子意大利面”。

而中子的核心距离这几层“核子意大利面”很远，但现有数据还无法确定的它的构造，科学家推测核心可能是由更稀奇的物质形成，甚至有可能是物质的最后的堡垒，一旦失守就会因所有的重力塌缩变成黑洞。

长久以来被黑洞遮挡了目光的中子星已强势崛起，它给科学家们带来了越来越多的惊喜，期望在不久的将来，科学家可以给我们带来更多关于中子星的知识。

科学家眼中的“美味大餐”，宇宙版的“意大利面”是不是你的口味

⑧ “外太空”这就是原因——宇宙中最可怕的东西是黑洞

万圣节是鬼魂、地精和食尸鬼出没的时候，但宇宙中没有什么比黑洞更可怕的了。

黑洞——太空中引力如此之强以至于任何东西都无法逃脱的区域——是当今新闻的热门话题。2020 年诺贝尔物理学奖的一半授予罗杰彭罗斯，因为他的数学工作表明黑洞是爱因斯坦引力理论不可避免的结果。Andrea Ghez 和 Reinhard Genzel 分享了另一半，因为他们展示了一个巨大的黑洞位于我们银河系的中心。

黑洞之所以可怕，有以下三个原因。如果你掉进一个恒星死亡时留下的黑洞，你会被撕碎。此外，在所有星系中心看到的巨大黑洞都有永不满足的胃口。黑洞是物理定律被抹去的地方。

黑洞预计会在大质量恒星死亡时形成。在恒星的核燃料耗尽后，它的核心会坍缩到可以想象到的物质密度最高的状态，比原子核密度大一百倍。密度如此之大，以至于质子、中子和电子不再是离散的粒子。由于黑洞是黑暗的，当它们围绕一颗普通恒星运行时就会被发现。正常恒星的特性使天文学家能够推断其暗伴星黑洞的特性。

第一个被确认的黑洞是天鹅座 X-1，它是天鹅座中最亮的 X 射线源。从那时起，在正常恒星围绕黑洞运行的系统中发现了大约 50 个黑洞。它们是预计将散布在银河系中的大约1000 万个最接近的例子。

黑洞是物质的坟墓；没有什么可以逃脱它们，甚至光也无法逃脱。落入黑洞的任何人的命运都将是痛苦的“意大利面”，斯蒂芬霍金在他的“时间简史”一书中推广了这一想法。在意大利变化过程中，黑洞的强大引力会将你拉开，分离你的骨骼、肌肉、筋腱甚至分子。正如诗人但丁在他的诗《神曲》中描述的地狱之门上的话：放弃希望，所有进入这里的人。

过去 30 年来，哈勃太空望远镜的观测表明，所有星系的中心都存在黑洞。更大的星系有更大的黑洞。

大自然知道如何在惊人的质量范围内制造黑洞，从质量为太阳几倍的星体到质量为数百亿倍的怪物。这就像一个苹果和吉萨大金字塔之间的区别。

就在去年，天文学家发布了第一张黑洞及其事件视界的照片，这是一个位于 M87 椭圆星系中心的 70 亿太阳质量的野兽。

它比我们银河系中的黑洞大一千多倍，它的发现者获得了今年的诺贝尔奖。这些黑洞大部分时间都是黑暗的，但是当它们的引力吸引附近的恒星和气体时，它们会爆发出强烈的活动并释放出大量的辐射。大质量黑洞在两个方面是危险的。如果你靠得太近，巨大的引力会把你吸进去。如果它们处于活跃的类星体阶段，你会被高能辐射炸毁。

类星体有多亮？想象一下，晚上在洛杉矶这样的大城市上空盘旋。城市中 汽车 、房屋和街道发出的大约 1 亿盏灯对应着银河系中的星星。在这个类比中，处于活动状态的黑洞就像洛杉矶市中心直径 1 英寸的光源，比城市的亮度高出数百或数千倍。类星体是宇宙中最亮的天体。

迄今为止发现的最大黑洞的质量是太阳质量的 400 亿倍，或太阳系大小的 20 倍。虽然我们太阳系中的外行星每 250 年运行一次，但这个质量更大的物体每三个月自转一次。它的外边缘以光速的一半移动。像所有黑洞一样，巨大的黑洞被事件视界挡住了视线。在它们的中心是一个奇点，一个空间中密度无穷大的点。我们无法理解黑洞的内部，因为物理定律失效了。时间在事件视界处冻结，引力在奇点处变得无限。

关于大质量黑洞的好消息是，你可以在落入黑洞后幸存下来。虽然它们的引力更强，但拉伸力比一个小黑洞要弱，它不会杀死你。坏消息是事件视界标志着深渊的边缘。事件视界内部没有任何东西可以逃脱，因此您无法逃脱或报告您的经历。

根据斯蒂芬霍金的说法，黑洞正在慢慢蒸发。在宇宙的遥远未来，在所有恒星都已经死亡、星系被加速的宇宙膨胀从视野中消失很久之后，黑洞将是最后幸存的物体。

最大质量的黑洞将需要难以想象的数年时间才能蒸发，估计为 10 的 100 次方，或者 10 次方加上 100 个零。宇宙中最可怕的物体几乎是永恒的。

由亚利桑那大学天文学杰出教授 Chris Impey 撰写

⑨ 比钢硬100亿倍宇宙中最硬硬硬硬硬硬的物质！来自中子星的硬菜

提到坚硬我们首先想到的就是 钢 ，但生活中比钢还坚硬的物体比比皆是，比如金刚石，氮化碳、铬等等，那么在宇宙中有什么坚硬的物质吗？那些物质会比地球上的物质更为坚硬吗？

事实上，宇宙中的确存在着比钢还坚硬的许多的物质，我们接下来就从以下几个方面来详细说说宇宙中 来自中子星的坚硬物质 。

目前，科学家已经确定中子星上存在着比地球上已知的最硬物质还要坚硬的东西，那就是 核意面 。想要搞明白核意面到底是什么，为什么会这么坚硬，那么我们就必须要来了解一下中子星是怎么回事。

宇宙中存在着许许多多的恒星，这些恒星死亡后，就会变成另外一些形态，比如 白矮星、中子星 等，甚至有一些还会变成 黑洞 。

并不是每一个恒星死亡后都有可能变成中子星，想要实现 恒星——中子星的跳跃 ，那么恒星必须要具备 足够大的质量 ，根据科学家的推测，恒星质量至少要是太阳质量的 10-29倍 。

恒星死亡的过程也并不平静，在 恒星坍缩 的过程中会产生非同一般的压力，这些压力会破坏掉恒星上所有物质的结构，并将这些物质压缩在一起。

坍缩过程产生的压力甚至可以将组成物质的基本原子结构破坏掉，原子里含有的 质子和中子 也由此被挤压出来，同其他物质的质子和中子混在一起被压缩。

在这个过程中，质子和电子结合在一起变成中子，因此随着时间的推移，只剩下中子经历这场难以想象的压缩。

等到所有的中子被压缩在一起后，就形成了人们所观测到的 中子星 。也正是由于中子星这种奇特的形成过程，因此虽然恒星很大，但中子星的体积很小， 半径一般为几十千米 。

而中子星也正是因此有了极大的密度，一立方厘米的中子星大概 有1亿吨重 ，甚至还有能达到 几十亿吨 的重量，而地球上的钢 一立方厘米才仅仅为7.85g ，就算是密度最大的锇金属， 一立方厘米也不过22.5克 而已，地球上物质的密度与中子星完全没有办法比较。

由于中子星密度大体积小的特点，因此中子星的外壳十分坚硬。迄今为止，人类还没有掌握离开太阳系的航天技术，自然也就不能前往中子星上收集样本，于是科学家便利用电脑进行了数据模拟。

通过计算机模拟出来的数据显示，中子星的外壳的硬度大概是地球上钢铁的 100亿倍 ，这是因为在巨大的压力下，所有的中子就像是麻花一样被拧在了一起，而钢铁可没有这等本事。

你以为这就是中子星上最硬的物质了吗？并不是，在中子星的内部，存在着另外一种更坚硬的物质，被科学家称之为 核意面 。

之所以给这种物质取了个核意面的名字，是因为它自身与意大利菜品十分相像。在中子星地表下面，库伦排斥力与核吸引力两种力量保持着一种微妙的平衡，由于这两种力量的争斗，因此中子能够形成各种奇怪的结构。

而在整个压缩过程中，质子的变化对核意面的形成有着非常大的影响，因为质子可以维持核意面的稳定形态。

这种内核十分像意大利面，因此就被称为核意面了，另外，根据核意面的具体形式变化，还有 核意大利丸子、核华夫饼 等各种称呼。

这才是中子星上最为坚硬的东西，根据计算机模型计算出来的数据，核意面大概需要强于自身 100亿 倍的能量才能打碎。

它的坚硬完全是由于自身密度决定的，中子星内部有着难以想象的巨大压力，在这种压力下，元素的概念已经不存在了，甚至被挤压的中子以液体的形式存在着。

虽然核意面被科学家认为是目前发现的最重最硬的物质，但是并不能百分百确定中子星内部真的存在这种东西。

他们的一切数据都是通过计算机模拟得来的，如果他们输入计算机的数据出错了呢？如果他们模拟的时候有些因素没考虑到呢？

引力波的发现，让科学家对核意面的存在确定起来，我们接下来介绍一些引力波，它又跟中子星有什么关系呢？中子星的旋转速度很快，因此会对宇宙的时间结构产生影响，形成一种涟漪状的波，这也就是天文学家所说的 引力波 。

在科学领域，引力波的定义为时空结构出现变化产生的涟漪，以波的形式对外传递，就像是一颗石头砸进水里后，水面的涟漪一样。

也正是这种波的发现，让科学家对中子星更为了解，也再一次证明了其内部的真实情况。在2017年，来自不同国家和地区的科学家共同宣称，人类首次探测到了两个中子星进行合并时产生的 引力波 。

当时，科学家通过射电波、X射线、空间望远镜等各种手段，终于判定这次的引力波信号来自1.3亿光年外的 NGC4993星系 。在那里，存在着两颗以 每秒12圈 的速度 互相环绕旋转的中子星 ，它们一边旋转一边向外发射出引力波。

随着它们旋转，彼此之间的距离也越来越近，最后碰撞在一起，组建成一个新的宇宙天体。通过这次观测，科学家得到了很多珍贵的数据，不仅确定了宇宙中金元素、银元素、铂元素等元素的来源问题，还进一步确定了先前关于中子星的种种推测。

可惜的是，并不是每一颗中子星都会形成 引力波 ，只有那些地壳十分粗糙的中子星或者两颗中子星进行合并的时候才会形成。

中子星一般都是由中子和质子构建而成 ，在巨大的压力下，表面十分光滑平整，很难出现粗糙的情况，因此纯粹的中子星自身运动导致的引力波很难被观测到，科学家许多有关引力波的问题只能等待不知道什么时候才会再次出现的引力波来解答了。

说完了来自中子星的硬菜核意面，那么我们再回过头来看看地球，钢其实并不是地球上最坚硬的物体，金刚石就比钢的坚硬，除了课本上学过的金刚石外，地球上的坚硬物质其实也有很多，并且有一些还很有趣。

提起来坚硬程度，很多人第一反应就是各种金属，其实有些物质比部分金属还要坚硬，比如玻璃。玻璃给人的第一印象就是容易摔碎，但不是所有的玻璃都那么脆弱，在各种玻璃中， 鲁伯特之泪 的坚硬程度就让人惊叹。

鲁伯特之泪又被称为 玻璃泪滴 ，因为它的外形与泪滴十分相像。人们将液态玻璃滴进冷水中，首先进入水中的部分外表首先冷却成固体，但内部冷却缓慢依旧是液体状态，同时产生 几百兆帕 的抗压能力，最后接触水的部分由于体积小则冷却较快。

等到内部的液体也逐渐冷，体积就会自然而然地变小，于是对成为固态的外壳就形成了收缩的压应力，与此同时，内部也会受到来自外壳的拉应力。

内部的压应力与外面的拉应力保持着平衡状态，只要尾部不受到破坏，那么就算对它施加 8吨 左右的压力仍然不会破碎。

除了鲁伯特之泪，还有碳炔，这是地球上最坚硬的物质。 碳炔 是碳原子聚集在一起形成的，据说坚硬程度是钢的 200多倍 ，是钻石的 40倍 ，在许多超高强度设备制作领域有着广大的应用市场。

不管是宇宙还是地球，随着人类文明的发挥进步，一定会发现更多更坚硬的东西，而这些物质的发现，也将会给人类 社会 带来许多积极作用，推进一些技术设备的更新换代，创造出更为强大的应用机械。

⑩ 宇宙中是否存在一种可以让一个物体瞬间传送到另一个地方的方法呢

让一个物体瞬间传送到另一个地方的方法是目前只存在于理论中的时空转换。
在40亿年后，太阳内的氢消耗殆尽，核心中主要是氦原子，太阳将转变成红巨星，当其核心的氢耗尽导致核心收缩及温度升高时，太阳外层将会膨胀。当其核心温度升高到1亿K时，将发生氦的聚变而产生碳，从而进入渐近巨星分支，而当太阳内的氦元素也全部转化为碳后，太阳将抛出外壳，形成行星状星云。同时内核坍缩，形成一颗地球大小，而密度却高达10吨/CM3的白矮星。太阳变成红巨星时，其半径可超过2.42天文单位，超出地球的轨道，是当前太阳半径的260倍。然而，届时作为渐近巨星分支恒星，太阳将会由于恒星风而失去当前质量的约30%，因而行星轨道将会外推。仅就此而言，地球也许会幸免被太阳吞噬。也有砖家认为地球还是会因为潮汐作用的影响而被太阳吞噬。即使地球能逃脱被太阳熔融的命运，地球上的水将被蒸发而大气层也会散逸。实际上，即使太阳还是主序星时，它也会逐步变得更亮，表面温度缓慢上升。太阳温度的上升将在9亿年后导致地球表面温度升高，造成到我们所知的生命无法生存。其后再过10亿年，地球表面的水将完全消失。所以在太阳熄灭以后在地球上点灯是不能的事情。