《天地本源》（楊建立著）

第六章 奇異物質(zhì)

前面幾章我們介紹了在地球、月球、火星等幾個巖質(zhì)星球表面存在的重力場不均衡：星球不圓秧荆、海平面不“平”、局部有“質(zhì)量瘤”埃仪、甚至重力方向發(fā)生偏移等乙濒，其原因應(yīng)該是埋藏于地下的“超重物質(zhì)”在作祟。地殼動蕩不安：地震頻發(fā)贵试、大陸漂移琉兜、板塊運(yùn)動，其動力應(yīng)該是埋藏于地下深處的“奇異物質(zhì)”在搗亂毙玻。我們之所以稱之為“奇異物質(zhì)”，是因為它不同于我們在“物態(tài)與能”中所述的物質(zhì)六種狀態(tài)廊散，它類似而又不同于中子星內(nèi)部的“中子態(tài)”桑滩，目前還沒有準(zhǔn)確命名該種物質(zhì)的專用名詞，只能暫且稱之為“奇異物質(zhì)”允睹。在紛亂復(fù)雜的“地下迷局”中运准，我們找到了“奇異物質(zhì)”可能的藏身藏身之所。在“新星之源”中缭受，我們找到了“奇異物質(zhì)”和“超重物質(zhì)”的來源胁澳，它們是上一代超新星爆發(fā)產(chǎn)生出來的特殊狀態(tài)的物質(zhì)。在下一代天體形成過程中米者，這些“超重物質(zhì)”韭畸、“奇異物質(zhì)”和普通的固體物質(zhì)一起，共同參與并成為“原始星核”中的一部分。“原始星核”在形成新星過程中起到了吸引姻锁、匯聚氣體凶朗、塵埃、碎塊的主導(dǎo)作用敲霍。“奇異物質(zhì)”與普通物質(zhì)的區(qū)別，就在于內(nèi)稟能量的不同甘萧。

“奇異物質(zhì)”可能有幾個不同的來源萝嘁。我們這里重點討論“熱核爆炸”這一來源，分析一下“奇異物質(zhì)”的特性扬卷。

白矮星

熱核爆炸型超新星酿愧，其前身是白矮星。白矮星（White Dwarf邀泉，也稱為簡并矮星）是一種低光度嬉挡、高密度、高溫度的恒星汇恤。因為它的顏色呈白色庞钢、體積矮小，故稱白矮星因谎。

按照現(xiàn)在流行的理論基括，中低質(zhì)量的恒星在渡過生命期的主序星階段后，結(jié)束氫聚變反應(yīng)财岔，在星體內(nèi)部進(jìn)行氦聚變风皿，將氦燃燒成碳和氧的三氦聚變過程，此過程放出大量熱量匠璧，加熱其外層物質(zhì)桐款，使其膨脹成為一顆紅巨星。

一般認(rèn)為夷恍，當(dāng)紅巨星 的外部區(qū)域迅速膨脹時魔眨，氦核受反作用力而強(qiáng)烈向內(nèi)收縮，被壓縮的物質(zhì)不斷變熱酿雪，最終內(nèi)核溫度將超過一億度遏暴，于是氦開始迅速聚變成碳和氧。經(jīng)過幾百萬年指黎，氦核燃燒殆盡朋凉。此時，恒星的結(jié)構(gòu)組成已經(jīng)不那么簡單了：外殼仍然是以氫為主的氣體混合物醋安，而在它下面有一個氦層杂彭，氦層內(nèi)部還埋有一個碳氧層。核反應(yīng)過程變得更加復(fù)雜茬故，中心附近的溫度繼續(xù)上升盖灸，最終使碳和氧轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌卦亍Ｅc此同時磺芭，紅巨星外部開始發(fā)生不穩(wěn)定的脈動振蕩：恒星半徑時而變大赁炎，時而又縮小，穩(wěn)定的主星序恒星變?yōu)闃O不穩(wěn)定的巨大火球，火球內(nèi)部的核反應(yīng)也越來越趨于不穩(wěn)定徙垫，忽而強(qiáng)烈讥裤，忽而微弱。此時的恒星內(nèi)部核心實際上密度已經(jīng)增大到每立方厘米十噸左右姻报，我們可以說己英，此時，在紅巨星內(nèi)部吴旋，已經(jīng)誕生了一顆白矮星损肛。當(dāng)恒星的不穩(wěn)定狀態(tài)達(dá)到極限后，紅巨星會進(jìn)行爆發(fā)荣瑟，把核心以外的物質(zhì)都拋離恒星本體治拿，物質(zhì)向外擴(kuò)散成為星云，殘留下來的內(nèi)核就是我們能看到的白矮星笆焰。所以白矮星通常都由碳和氧組成劫谅。但也有可能核心的溫度可以達(dá)到燃燒碳卻仍不足以燃燒氖的溫度，這時就能形成核心由碳嚷掠、氧捏检、氖和鎂等元素組成的白矮星，偶爾也有些由氦組成的白矮星不皆」岢牵總之，隨著白矮星的自身質(zhì)量的增大粟焊，白矮星內(nèi)部物質(zhì)圈層也會有所增加冤狡，內(nèi)部的物質(zhì)構(gòu)成也會有所變化。

2013年07月项棠，麥克唐納天文臺的2.1米望遠(yuǎn)鏡對GD 518白矮星的觀測發(fā)現(xiàn)，其表面溫度達(dá)到12,000度挎峦，是太陽的兩倍左右香追，質(zhì)量為太陽的1.2倍，根據(jù)恒星演化模型坦胶，其主要成分為氧和氖透典。通過對GD 518白矮星亮度的變化判斷，實際上它正在進(jìn)行“脈沖”式的膨脹和收縮顿苇，這意味著其內(nèi)部存在不穩(wěn)定性峭咒，科學(xué)家預(yù)測其內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)了結(jié)晶或者凝固現(xiàn)象，形成一定半徑的“小結(jié)晶球”纪岁。

在白矮星里凑队，大部分物質(zhì)已經(jīng)被擠壓成為“超固態(tài)”物質(zhì)。在白矮星中心幔翰，內(nèi)聚壓力更大漩氨，這種被更大壓力壓縮成的“結(jié)晶球”是一種不同于我們通常理解的物質(zhì)西壮，它也許是由“超固態(tài)”向“中子態(tài)”凝結(jié)之前奏。

白矮星的內(nèi)部不再有物質(zhì)進(jìn)行核聚變反應(yīng)叫惊，因此恒星不再有能量產(chǎn)生款青。這時它也不再由核聚變的熱來抵抗重力崩潰，而是由極端高密度的物質(zhì)產(chǎn)生的電子簡并壓力來支撐霍狰。物理學(xué)上抡草，對一顆沒有自轉(zhuǎn)的白矮星，電子簡并壓力能夠支撐的最大質(zhì)量是1.44倍太陽質(zhì)量蔗坯，也就是錢德拉塞卡極限康震。

許多碳氧白矮星的質(zhì)量都接近這個極限質(zhì)量，有時經(jīng)由伴星的質(zhì)量傳遞步悠，白矮星質(zhì)量進(jìn)一步增加签杈，內(nèi)部壓力進(jìn)一步增大，誘發(fā)白矮星內(nèi)部進(jìn)一步發(fā)生熱核聚變鼎兽，成為一顆Ia超新星答姥。Ia超新星是“熱核爆炸”型超新星中的典范。

Ia型超新星

20世紀(jì)60年代谚咬，科學(xué)家提出恒星的電子簡并核可以通過熱核燃燒激發(fā)熱核爆炸鹦付，并將整個天體炸碎。經(jīng)過近50年的研究择卦，21世紀(jì)初科學(xué)家已普遍接受了如下圖景敲长，即Ia型超新星來源于雙星系統(tǒng)中碳氧白矮星的熱核爆炸。碳氧白矮星從其伴星吸積物質(zhì)從而增加自身質(zhì)量秉继，當(dāng)其質(zhì)量增加到其最大穩(wěn)定質(zhì)量極限時祈噪，其中心會激發(fā)不穩(wěn)定的熱核燃燒，放出的能量足以將整個碳氧白矮星炸碎尚辑，并生成大量的放射性元素鎳辑鲤，鎳及其放射性子核放射性衰變的能量注入到拋射物中將其加熱，從而使Ia型超新星看起來是非常明亮月褥。形成Ia型超新星爆發(fā)，需要如下條件：

1.存在一顆未來爆發(fā)成為超新星的白矮星及一顆伴星(雙星系統(tǒng)中的另一顆星)瓢喉。另一顆伴星可以是主序星（像太陽這樣內(nèi)部有著穩(wěn)定核聚變的恒星）宁赤，或者是紅巨星和白矮星。

2.存在著從伴星向白矮星的氣體等物質(zhì)輸送栓票，因此决左，使得白矮星的質(zhì)量不斷增加。

3.當(dāng)白矮星的質(zhì)量增加到太陽的1.44倍時，再次點燃核聚變哆窿，這一時期的核聚變反應(yīng)進(jìn)行得極其迅速链烈，因而發(fā)生大爆發(fā)。

《天地本源》（楊建立著）第六章奇異物質(zhì)

Ia型超新星爆發(fā)出的暈

當(dāng)前流行的Ia型超新星前身星模型主要有兩種挚躯，一種是碳氧白矮星的吸積模型强衡，另一種是碳氧白矮星的并合模型。

碳氧白矮星的吸積模型码荔。如前文所述是一顆碳氧白矮星從一顆主序星漩勤、亞巨星或者是一顆紅巨星吸積物質(zhì)，被吸積的物質(zhì)在碳氧白矮星表面穩(wěn)定地燃燒缩搅，逐漸增加白矮星質(zhì)量越败，當(dāng)白矮星的質(zhì)量達(dá)到其最大穩(wěn)定質(zhì)量極限時，白矮星中心的碳被點燃硼瓣，釋放出的核能瞬間將白矮星炸碎究飞，從而產(chǎn)生Ia型超新星現(xiàn)象。

碳氧白矮星的并合模型堂鲤。是指兩顆碳氧白矮星相互繞轉(zhuǎn)亿傅，由于引力波輻射消耗雙星系統(tǒng)軌道角動量，使雙星相互靠近瘟栖，最終并合成一顆新的葵擎、更大的碳氧白矮星，如果這顆新的碳氧白矮星的總質(zhì)量超過最大穩(wěn)定質(zhì)量極限半哟，也會發(fā)生類似于碳氧白矮星吸積模型那樣的核聚變酬滤。

我們已經(jīng)知道，恒星演化后期的結(jié)局是：中小質(zhì)量的恒星演化的結(jié)局是白矮星寓涨；大質(zhì)量的恒星最終演化的結(jié)局是“黑洞”或者“中子星”盯串。“中子星”是個什么鬼戒良？

中子星

據(jù)科學(xué)家的計算嘴脾，當(dāng)老年恒星的質(zhì)量小于8個太陽時，在經(jīng)歷生命終結(jié)時的“紅巨星”階段蔬墩，會拋棄大部分外層氣體和外殼物質(zhì)。殘留下來的核心部分耗拓，質(zhì)量達(dá)不到1.44倍太陽質(zhì)量拇颅，不足以凝結(jié)成中子星，只能演化成為一顆白矮星乔询。

同白矮星一樣樟插，中子星也是處于演化后期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成的。只不過能夠形成中子星的恒星黄锤，其質(zhì)量更大罷了搪缨。當(dāng)老年恒星的質(zhì)量達(dá)到太陽質(zhì)量約8至2、30倍時鸵熟，在主序星階段結(jié)束拋棄外層氣體和外殼物質(zhì)后副编，核心部分殘余物質(zhì)能夠達(dá)到1.44倍太陽質(zhì)量，而小于3倍太陽質(zhì)量流强，殘留的核心部分凝結(jié)成為一顆中子星痹届。星體中心殘余物質(zhì)若超過3倍太陽質(zhì)量，則直接坍縮為黑洞打月。

中子星與白矮星的區(qū)別队腐，不只是生成它們的恒星質(zhì)量不同。它們的物質(zhì)存在狀態(tài)是完全不同的奏篙。

簡單地說柴淘，白矮星的密度雖然大，但還在正常物質(zhì)結(jié)構(gòu)能達(dá)到的最大密度范圍內(nèi)：電子還是電子秘通，原子核還是原子核为严，原子結(jié)構(gòu)還算完整，只不過是原子核緊密積壓在一起充易。而在中子星里梗脾，壓力是如此之大，白矮星中的電子簡并壓再也承受不起了：電子被壓縮到原子核中盹靴，同質(zhì)子中和為中子炸茧，原來的原子狀態(tài)物質(zhì)變得僅由中子組成，中子簡并壓支撐住了中子星稿静，阻止它進(jìn)一步壓縮梭冠。可以這樣說改备，中子星類似一個巨大的原子核控漠。中子星的密度就是原子核的密度。在地球上悬钳，如果你拿著一勺中子星物質(zhì)盐捷，那么這一勺子物質(zhì)的重量將達(dá)到50億噸。

如果默勾，當(dāng)一顆白矮星吸聚伴星物質(zhì)碉渡，引發(fā)Ia型超新星爆發(fā),其核心殘余物質(zhì)卻達(dá)不到1.44倍太陽質(zhì)量，沒有能夠凝結(jié)形成中子星母剥，那么滞诺，它究竟會被炸成什么樣子呢形导？

不成功的中子星

在白矮星里，大部分物質(zhì)已經(jīng)被擠壓成為“超固態(tài)”物質(zhì)习霹。在白矮星中心朵耕，內(nèi)聚壓力更大，這種被更大壓力壓縮成的“結(jié)晶球”淋叶，一種不同于我們通常理解的物質(zhì)阎曹，它也許是一種介于“超固態(tài)”物質(zhì)和“中子態(tài)”物質(zhì)之間的特殊物質(zhì)狀態(tài)。

內(nèi)部含有這種“特殊物質(zhì)”的白矮星爸吮，都是質(zhì)量較大的白矮星芬膝，質(zhì)量已經(jīng)接近凝聚中子星的臨界點。

如果此時形娇，星體進(jìn)一步吸聚物質(zhì)锰霜，增加質(zhì)量，星體中心部位的物質(zhì)會被擠壓成為“中子態(tài)”桐早，同時釋放出巨大熱量癣缅。劇烈放熱導(dǎo)致較外層被炸飛，帶走表層大部分物質(zhì)哄酝。由于星體內(nèi)的物質(zhì)經(jīng)過長期燃燒友存，已經(jīng)喪失了大量能量，不可能完全汽化陶衅，更不可能還原成為氫屡立、氦等氣體。爆炸將星體表面物質(zhì)拋射到宇宙空間后搀军，星體中心也已不能保持足夠的內(nèi)聚力膨俐，用以維持物質(zhì)的中子狀態(tài)。由于外界壓力的變化罩句，物質(zhì)的性質(zhì)也會發(fā)生相應(yīng)變化焚刺，形成特殊狀態(tài)物質(zhì)。爆炸殘留物質(zhì)起碼有兩種形態(tài)：

第一種形態(tài)门烂，是解除壓力后的“超固態(tài)”物質(zhì)乳愉。出自于白矮星表層，我們可以稱之為“超重物質(zhì)”屯远。

第二種形態(tài)蔓姚，是解除壓力后的“中子態(tài)”物質(zhì)。是出自于白矮星中心慨丐，我們稱之為“奇異物質(zhì)”赂乐。

還有就是，“超重物質(zhì)”與“奇異物質(zhì)”混雜凝結(jié)在一起的狀態(tài)咖气，我們也可以把它歸類為“奇異物質(zhì)”挨措。

“超重物質(zhì)”具有如下特性：

1、致密崩溪。星體發(fā)生爆炸浅役，大量外層物質(zhì)被爆炸分列開來，“超固態(tài)”物質(zhì)所受到的內(nèi)聚壓力解除伶唯，體積會有一定程度的反彈觉既。但是，由于這些物質(zhì)內(nèi)能已經(jīng)耗竭殆盡乳幸，不可能膨脹到原子狀態(tài)普通固體物質(zhì)那樣瞪讼，比重比起“超固態(tài)”物質(zhì)要小些，但仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通物質(zhì)粹断。

2符欠、冷。由于主星序時期大量內(nèi)能被消耗瓶埋，星體發(fā)生熱核爆炸時希柿，又散發(fā)出大量熱量。在外界壓力解除后养筒，物質(zhì)體積發(fā)生膨脹曾撤，殘余物質(zhì)會變“冷”。

3晕粪、需要長時間吸取大量熱量后才能夠還原成原子態(tài)物質(zhì)挤悉。這一道理我們在“物態(tài)與能”一章進(jìn)行過解釋。

“奇異物質(zhì)”會具有類似的特性：

1巫湘、致密装悲。星體發(fā)生爆炸，大量物質(zhì)被拋射到宇宙空間剩膘，原本位于星體中心的物質(zhì)衅斩，由于爆炸產(chǎn)生的反沖作用，部分形成“中子態(tài)”怠褐。爆炸使星體解體后畏梆，“中子態(tài)”物質(zhì)所受的外層物質(zhì)內(nèi)聚壓力驟然解除，體積會有一定程度的反彈奈懒，但完全沒有足夠能量用以恢復(fù)成為原子態(tài)奠涌，“奇異物質(zhì)”仍然十分致密，比起“中子態(tài)”物質(zhì)比重會小一些磷杏，但仍然會遠(yuǎn)大于普通物質(zhì)溜畅。

2、冷极祸。由于主星序時期大量內(nèi)能消耗的結(jié)果慈格，導(dǎo)致物質(zhì)內(nèi)稟熱量嚴(yán)重耗竭怠晴、虧空。發(fā)生“熱核爆炸”又散發(fā)了大量熱量浴捆。爆炸致使得星體解體蒜田，在外界壓力解除后，物質(zhì)體積會發(fā)生相應(yīng)膨脹选泻，殘余物質(zhì)會變“冷”冲粤。

3、“奇異物質(zhì)”就是破碎成一塊一塊的“中子態(tài)”物質(zhì)页眯。爆炸發(fā)生后梯捕，外部壓力解除，原本位于星體中心的“中子態(tài)”物質(zhì)窝撵，因為殘存能量的作用傀顾，一部分中子會還原成為質(zhì)子。原本“中子態(tài)”的物質(zhì)碎塊將成為一個“超大的原子核”忿族，極不穩(wěn)定锣笨，它們以某種形式吸收能量后，進(jìn)一步發(fā)生碎裂道批，成為更多错英、更小的不穩(wěn)定“超大原子核”，成為放射性物質(zhì)團(tuán)塊隆豹。

放射性物質(zhì)

某些物質(zhì)的原子核能夠發(fā)生衰變椭岩，放出我們?nèi)庋劭床灰娨哺杏X不到，只能用專門的儀器才能探測到的射線璃赡，物質(zhì)的這種性質(zhì)叫作放射性判哥。放射性物質(zhì)是那些能自然的向外輻射能量，發(fā)出射線的物質(zhì)碉考。地球上一般都是原子質(zhì)量很高的金屬塌计，像钚、鈾侯谁、鐳的同位素锌仅。放射性物質(zhì)放出的射線有三種，它們分別是α射線墙贱、β射線和γ射線热芹。

在核電站的反應(yīng)堆中，采用的核燃料主要是含3%左右的鈾－235惨撇，在發(fā)生裂變時伊脓，鈾－235吸收一個中子，形成復(fù)合核魁衙，復(fù)合核不穩(wěn)定报腔，經(jīng)過很短的時間（約10^－14秒）株搔，然后分裂成二個主要碎片，同時放出數(shù)個中子和一定的能量：

U－235+中子→X1+X2+ 2.43 中子+能量榄笙。

X1 和 X2 代表裂變碎片邪狞。鈾－235裂變時會形成60余種不同的碎片，這些碎片通過β衰變茅撞，產(chǎn)生約250種不同核素，稱為裂變產(chǎn)物巨朦。在這些裂變產(chǎn)物中米丘，質(zhì)量數(shù)集中在95和140附近，如鍶－90糊啡、碘－131拄查、銫－137等。

裂變碎片是放射性核素的棚蓄，會發(fā)生一系列的衰變堕扶，具有較強(qiáng)的放射性，主要為β射線和γ射線梭依，有的核素半衰期較短稍算，如碘－131半衰期為8天；有的核素半衰期較長役拴，如銫－137半衰期是30多年糊探。

反應(yīng)堆中的能量主要由鈾－235裂變所釋放的能量，包括裂變時瞬時釋放的能量（占90%以上）和裂變產(chǎn)物在其隨后的衰變是緩慢釋放的能量（小于10%）二部分河闰，瞬時釋放的能量包括裂變碎片的動能科平、裂變中子動能、瞬發(fā)γ射線能量等姜性，緩慢釋放的能量包括裂變產(chǎn)物γ射線衰變能量和β射線衰變能量等瞪慧。

物質(zhì)的放射性

原子核自發(fā)地放射各種射線的現(xiàn)象稱為放射性。在磁場中研究放射性射線的性質(zhì)時部念，發(fā)現(xiàn)放射性射線主要是由α弃酌、β、γ三種射線組成印机。

能自發(fā)地放射各種射線的同位素稱為放射性同位素矢腻。放射性同位素射出各種射線而發(fā)生核轉(zhuǎn)變的過程稱為放射性衰變。衰變前的放射性同位素稱為母體射赛，衰變過程中產(chǎn)生的新同位素稱為放射成因同位素多柑，或叫做子體。

在放射性衰變過程中楣责，母體的原子數(shù)目隨時間不斷減少竣灌，子體的原子數(shù)則不斷增加聂沙。若放射性母體經(jīng)過一次衰變就轉(zhuǎn)變成一種穩(wěn)定的子體，稱為單衰變初嘹。有時及汉，放射性母體可經(jīng)歷若干次衰變，每次衰變所形成的中間子體都是不穩(wěn)定的屯烦，本身又會發(fā)生衰變坷随，一直持續(xù)到產(chǎn)生穩(wěn)定的最終子體為止，這種衰變叫做連續(xù)衰變驻龟。由這樣的一個放射性母體温眉、若干個放射性中間子體和一個最終穩(wěn)定子體所形成的衰變鏈稱作衰變系列。大多數(shù)放射性同位素是按一種母體只轉(zhuǎn)變成另一種子體的方式發(fā)生衰變翁狐。少數(shù)放射性同位素可以有兩種或多種衰變方式类溢，形成不同的子體，即一種母體能同時產(chǎn)生兩種子體露懒，這樣的衰變稱為分支衰變闯冷。自然界中這幾種衰變類型都存在。

在放射性衰變過程中懈词，放射性母體同位素的原子數(shù)衰減到原有數(shù)目的一半所需要的時間稱為半衰期蛇耀，記作T1/2。放射性母體同位素在衰變前所存在的平均時間稱為平均壽命钦睡，記作τ蒂窒。半衰期是放射性同位素衰變的一個主要特征常數(shù)，它不隨外界條件荞怒、元素狀態(tài)或質(zhì)量變化而變洒琢，放射性同位素的半衰期的長短差別很大，短的僅千萬分之一秒褐桌，長的可達(dá)數(shù)百億年衰抑，半衰期愈短的同位素，放射性愈強(qiáng)荧嵌。

以上描述了Ia型超新星爆發(fā)呛踊，生成“奇異物質(zhì)”的細(xì)節(jié)，“奇異物質(zhì)”的來源也許不止一個啦撮。據(jù)科技日報2017年9月22日報道谭网，發(fā)表在《物理評論快報》上的一項新理論模型表明，中子星碰撞赃春、微型黑洞從其內(nèi)部毀滅中子星愉择，可能也會制造出重元素，產(chǎn)生出“奇異物質(zhì)”。

中子星碰撞造就重元素

　 雖然大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為锥涕，從鐵到鈾衷戈，自然界穩(wěn)定存在的重元素中有約半數(shù)是大質(zhì)量恒星在生命終結(jié)階段發(fā)生超新星爆發(fā)時生成的。但也有科學(xué)家給出了不同的可能性层坠，他們指出殖妇，這些重元素的起源可能是一種更加狂暴而罕見的機(jī)制--密度超高的中子星之間發(fā)生的相撞。

　 兩顆中子星發(fā)生碰撞破花，一部分物質(zhì)會被拋入太空谦趣，它們本身就是超大的原子核，成為我們稱之為“奇異物質(zhì)”的特殊物質(zhì)座每。而這些物質(zhì)中富含中子蔚润，很多中子會被射向“種子核子”，這些“種子核子”吸收射來的中子后尺栖，便會被催生形成原子量越來越大的元素。

　 盡管絕大部分中子星都孑然一身烦租，但也會有兩顆中子星組成雙星系統(tǒng)延赌，它們可以在一起相互繞轉(zhuǎn)數(shù)十億年，但是在這一過程中會逐漸相互靠近叉橱，直到有一天挫以，這兩顆中子星終于陷入毀滅性的相撞。

　 美國哈佛史密松天體物理中心的科學(xué)家艾多·貝格說窃祝，這時候兩顆中子星的絕大部分物質(zhì)會發(fā)生進(jìn)一步坍縮掐松，形成黑洞，而另外一部分物質(zhì)會被拋入太空粪小。這些物質(zhì)中富含中子大磺，這樣便會形成原子量越來越大的元素。美國加州大學(xué)伯克利分校天體物理學(xué)家丹尼爾·卡森解釋說探膊，你需要很多中子并將它們射向那些“種子核子”杠愧，才能合成那么重的元素，比如金逞壁、鉛流济，或者鉑。這就像是汽車擋泥板上不斷累積的泥漿一樣腌闯。而其中也不乏具有放射性的不穩(wěn)定原子核绳瘟。

　 科學(xué)家得出這一結(jié)論，緣于一次伽馬射線暴姿骏。這次伽馬射線暴距離地球約39億光年糖声，雖然持續(xù)時間不到0.2秒，但其紅外線余暉卻持續(xù)數(shù)天時間∫陶桑科學(xué)家將觀測的結(jié)果與理論模型進(jìn)行對比之后畅卓，得出結(jié)論認(rèn)為這是大量重金屬元素形成之后產(chǎn)生的放射性輝光，而這些重元素是在一次中子星的撞擊事件中產(chǎn)生的蟋恬。

　 卡森對這次碰撞做了粗略的估算翁潘，認(rèn)為這次事件中約產(chǎn)生了相當(dāng)于20倍地球質(zhì)量的黃金。這一數(shù)量的黃金足以裝滿100萬億個油桶歼争。而且這次撞擊事件中所產(chǎn)生的鉑金數(shù)量甚至比產(chǎn)生的黃金還多7倍拜马。

　 此外，科學(xué)家還在一個矮星系--網(wǎng)罟座二號9個最亮的恒星中發(fā)現(xiàn)了7個包含許多重元素的恒星沐绒，這比任何矮星系上發(fā)現(xiàn)的都要多俩莽。科學(xué)家表示乔遮，這些恒星上的重元素比其他相似星系上觀察到的多了近100倍扮超。而在一個矮星系上發(fā)現(xiàn)這么多重元素證明了網(wǎng)罟座一定發(fā)生過比超新星爆發(fā)還要罕見的事件，比如中子星撞擊蹋肮，因為大多數(shù)超新星爆發(fā)產(chǎn)生的重元素也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到網(wǎng)罟座上那些重元素的驚人數(shù)量出刷。

黑洞毀滅中子星成為重元素來源

　 在一項新的研究中，研究人員認(rèn)為原生黑洞會與中子星發(fā)生碰撞坯辩，中子星幾乎完全是由中子構(gòu)成馁龟，并且非常密集，原生黑洞將沉入中子星中心區(qū)域漆魔，從其內(nèi)部吞噬它們坷檩。美國加州大學(xué)洛杉磯分校理論物理學(xué)家亞歷山大·庫先科認(rèn)為，當(dāng)這種情況發(fā)生時改抡，黑洞會從內(nèi)部不斷消耗掉中子星矢炼，這個過程可能會持續(xù)1萬年左右。之后雀摘，中子星隨著自身的收縮裸删，自轉(zhuǎn)會變得越來越快，最終導(dǎo)致一些小的部分被甩離本體阵赠。而這些富含中子的分離部分涯塔，很可能成為“奇異物質(zhì)”，也就是超重元素的來源清蚀。

在宇宙大爆炸時匕荸，其異乎尋常的力量會把一些物質(zhì)擠壓得非常緊密，形成了“原生黑洞”枷邪。這種黑洞并不是由恒星坍縮而形成的榛搔。理論上，原生黑洞比普通黑洞更小，甚至小到肉眼無法看到践惑。

　 然而同時腹泌，科學(xué)家也認(rèn)為，中子星捕獲黑洞的可能性非常低尔觉，這種低概率與只有少量星系富含重元素的觀察結(jié)果一致凉袱。形成于宇宙早期的黑洞與中子星相撞產(chǎn)生重元素的理論也解釋了銀河系中心區(qū)域中子星數(shù)量稀少的問題。

奇異軸子星行為如同單個粒子

2018年10月12日一項發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）的研究侦铜，通過新的計算機(jī)模擬顯示专甩，宇宙中形成一些類似恒星的奇異天體，它們的行為就像一個個巨大的原子钉稍。

　 與一般的恒星不同涤躲，這些所謂的“軸子星”（如果它們存在的話）并不會發(fā)光。它們由一種假想的粒子--軸子（axion）--組成贡未，而軸子被認(rèn)為是暗物質(zhì)的組成部分之一种樱。不同理論對軸子質(zhì)量的預(yù)測結(jié)果相差很大，但總體而言俊卤，物理學(xué)家都認(rèn)為軸子非常輕缸托，其質(zhì)量只有電子的五千億分之一到五千萬分之一。

　 軸子是一種假想的亞原子粒子瘾蛋，最初是20世紀(jì)70年代為了解決CP守恒問題而提出來的。目前矫限，意大利國立核子物理研究所的PVLAS探測器正在努力尋找它們哺哼。如果軸子確實存在，那它們將很難發(fā)生相互作用叼风，但如果引力將它們結(jié)合在一起取董，就可能形成一個具有奇特性質(zhì)的密集球體，與其他類型的恒星都不相同无宿。這是因為軸子是玻色子--一類包括光子在內(nèi)的粒子茵汰。

　 在量子物理學(xué)中，粒子具有離散的能量值孽鸡，即粒子以特定的能量水平存在蹂午。對于玻色子而言，多個粒子可以同時處于相同的能量水平彬碱，而不同于另一類被稱為“費(fèi)米子”的粒子（包括電子和質(zhì)子）豆胸。在軸子星（或者更確切地說是玻色子星）上，每個軸子將處于最低的能量水平上巷疼，意味著整個星體將具有相同的量子行為晚胡，如同一個巨大的粒子。

　 如此奇特的物體又被稱為“玻色-愛因斯坦凝聚”（Bose-Einstein condensate）。物理學(xué)家曾在實驗室中通過將原子冷卻至接近絕對零度的方法獲得了這類物質(zhì)估盘。在實驗室中瓷患，這些凝聚還能形成超流體--完全沒有黏性和摩擦力的物質(zhì)狀態(tài)。

　 新研究的共同作者遣妥、俄羅斯科學(xué)院核研究所的物理學(xué)家德米特里·萊夫科夫（Dmitry Levkov）稱擅编，此前一些物理學(xué)家表示，質(zhì)量極小的軸子之間的引力太弱燥透，無法聚集形成恒星沙咏。

　 然而，這項研究通過新的計算機(jī)模擬顯示班套，軸子星的形成也可以很快肢藐，這取決于軸子的質(zhì)量。對于相對較重的軸子（稱為QCD軸子）吱韭，其形成軸子星的時間約為10億年吆豹。一些物理學(xué)家認(rèn)為QCD軸子是暗物質(zhì)粒子的理想候選者之一，因為它能解釋強(qiáng)相互作用理盆。

　 萊夫科夫稱痘煤，對于質(zhì)量極小的軸子--被昵稱為“模糊暗物質(zhì)”（fuzzy dark matter），比QCD軸子輕約100千萬億倍--就只需要1000萬年時間就能形成軸子星猿规。

在新的模擬中衷快，研究人員從一團(tuán)軸子氣體開始，發(fā)現(xiàn)它們自己形成了一個星體姨俩≌喊危“當(dāng)我們看到這個玻色-愛因斯坦星的時候，我們非常興奮环葵〉髑希”隨著時間推移，這個星體將繼續(xù)累積軸子张遭，不斷成長邓萨。

　 軸子星本身還可能產(chǎn)生可檢測的信號。軸子可以衰變?yōu)楣庾泳站恚鴣碜暂S子星的一系列粒子反應(yīng)可能會產(chǎn)生可檢測的輻射缔恳。而且，如果一顆軸子星撞上一顆中子星洁闰，就可能產(chǎn)生強(qiáng)大的射頻輻射褐耳，或許還能為天文學(xué)家一直困惑的快速射電暴提供解釋。過去幾年中渴庆，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個來源未知的快速射電暴信號铃芦，并催生了各種各樣的解釋雅镊。

“軸子星”是否真實存在，有待于進(jìn)一步證實刃滓。

但中子星相互碰撞仁烹，拋射出來部分“中子態(tài)”物質(zhì)，還有“熱核爆炸”型超新星爆發(fā)咧虎，催生出來中子態(tài)物質(zhì)團(tuán)塊的可能性是非常大的卓缰。這些物質(zhì)團(tuán)快就是一個個巨大的原子核，在宇宙空間環(huán)境下極不穩(wěn)定砰诵，具有強(qiáng)烈的放射性征唬。

放射性核素的工作原理，我們?nèi)匀徊皇呛芮宄屡怼Ｎ覀冎赖氖亲芎派湫院怂卦诘厍颦h(huán)境下不穩(wěn)定，能夠自發(fā)地發(fā)生放射性衰變理肺，并嚴(yán)格按照每個半衰期衰變一半原子數(shù)量的速度進(jìn)行著摄闸，嚴(yán)格遵循一定概率。

在核電站的反應(yīng)堆中妹萨，采用的核燃料主要是含3%左右的鈾－235年枕，在發(fā)生裂變時，鈾－235吸收一個中子乎完，形成復(fù)合核熏兄，復(fù)合核不穩(wěn)定，經(jīng)過很短的時間后分裂成二個主要碎片树姨，同時放出數(shù)個中子和一定的能量霍弹。

在自然環(huán)境中，自由中子和鈾－235的原子核碰撞并被吸收娃弓，應(yīng)該是有固定概率的。這和原子核衰變按照一定概率進(jìn)行這一事實若合符節(jié)岛宦。在這一反應(yīng)中台丛，吸收一個中子，是發(fā)生衰變的必要條件砾肺。那么挽霉，其他的核反應(yīng)是否也吸收了什么？這個問題很值得玩味变汪。極有可能核素是以某種我們不甚清楚的方式吸收能量或能量團(tuán)（粒子）侠坎，使得核素內(nèi)部能量得到補(bǔ)充和提高，達(dá)到或超過閾值裙盾，才能發(fā)生放射性衰變实胸。如果是這樣他嫡，其所吸收的東西，極可能是這一反應(yīng)的逆反應(yīng)中所失去的東西庐完，比如光子钢属、中微子、中子等门躯。