导语:本文介绍宇宙中最奇异的天体之一——中子星。中子星由超新星爆发形成，一般都在旋转，且有伴星的中子星会因为吸积现象而自转的更快，并产生周期性的X射线爆发。中子星因此特殊性质称为天文学家关注的对象。
关键词：天文学；空间；宇宙学；恒星；恒星演化；中子星；恒星形成
中子星可以说是宇宙中最奇异的天体。就像生活中方方面面都超过你而令你烦恼的朋友一样，中子星几乎任何一个性质都超乎寻常：表面引力、磁场强度、密度以及温度。
你可能会说：“等一下，黑洞的密度更大！”在某种意义上是这样的，然而我们不能确切的说明黑洞的内部结构，因为它永远隐藏在视界之内。
拥有固体地壳（甚至海洋和大气层）的中子星是我们能观测到的最致密的固体，其核心的密度可以达到原子核密度的数倍。一粒沙子大小的中子星样本的重量几乎和最大的越洋轮船相当——超过五十万吨！
中子星同时具有多种极端行为，因此，它们成为天体物理学家关注的目标。然而对于公众而言，由于没有的直观图像，中子星就像黑洞一样神秘莫测。
中子星的形成
一般认为，中子星是由超新星爆发形成的，超新星爆发是一颗中等规模（质量大约是我们太阳的8-20倍）恒星生命的结束。一旦恒星的核能耗竭，它就发生爆炸，并将其大部分物质抛进太空。
剩下的物质坍缩成一个大约直径22千米的小天体（22千米相对于天文学尺度来说很小），和一个大城市差不多大小，不过质量仍相当于我们太阳质量的1.5倍。
中子星的外壳主要是由晶态铁组成的，而这样的原子在星体内部无法继续存在，在外壳与核心之间，是一种奇怪的“原子核意面”状态的过渡区，最终变为核心的中子流体（下图区域B和C）。
中心星核心的情况无法在任何地面实验条件下再现，由于人们尚未理解这一区域的情况，这成为了研究中子星的一个基本动机，其中或许包括奇异超子甚或“奇异夸克物质”。
中子星剖面图。图片来源：Dany P Page.
中子星发出极少的可见光，这使得我们几乎无法通过盲目搜索来探测它们。目前，我们已知的几千颗中子星中，大多数都是人们通过它们发射的射电脉冲来发现的。
这些脉冲星像宇宙灯塔一样，发出成对的无线电波束横扫整个宇宙。如果无线电波束经过了地球，它们就会被地面的射电望远镜（新南威尔士帕克斯就有这样的射电望远镜）探测到。PSR J0437-4715是离我们最近的脉冲星，大约相距500光年。
当然，还有很多脉冲星的无线电波无法到达达地球，所以我们只能观测到银河系中一小部分的脉冲星。除此以外，这些普通的射电脉冲星还有许多其他更有趣的特性，同时有着相当奇怪的名字：
·转动射电暂源是有着亮暗交替的闪烁电波束的脉冲星。
·磁星是有着不可见的强磁场的脉冲星。
·微类星体是射流速度达到相对论速度的脉冲星。
全都在旋转
典型的脉冲中子星大约每秒旋转一圈，这对于大质量高密度高的物体来说是相当快的速度。但如果中子星有一个普通的伴星（见上图）的话，它就可以以超过一般洗衣机十倍的角速度“旋转”。
这一过程叫为吸积。在这些星体几十亿年的生命中，伴星不断演化（和变大），直到它的外层受到中子星的吸引力。
然后伴星的气体就会飘向中子星，让它转动起来，就像你用水管的水流会让自行车轮转起来一样。
这一过程会带来惊人的影响。飘落到中子星上的气体被加热到几千万度后，中子星开始更多地以X射线而非无线电波的形式闪耀的发光。这种辐射被地球大气层阻拦，不过可以被卫星上的望远镜（如NASA和ESA运营的那些望远镜）观测到。
事实上，除了太阳之外，X射线图景下最耀眼的星体就可能是一颗中子星——天蝎X-1，它是人们在天蝎座发现的第一个X射线源，每隔19小时就绕着给它提供质量的伴星旋转一周。
核聚变
经由吸积过程聚集到中子星表面的气体成分与组成太阳的气体差不多——主要是氢气和氦气，以及少量的其他元素。
中子星的巨大引力场——是地球的几千亿倍——会压缩并加热这些气体，经过几个小时或几天就达到了可发生核聚变的临界温度。
但这里的燃烧并不像在太阳中表现得那样平稳。相反，这里的燃烧并不稳定，仅仅进行几秒钟就可以完全吞噬中子星的表面，耗尽所有积累的燃料，并产生整个银河系都可见的X射线爆发。
自从20世纪60年代第一座X射线望远镜建立以来，人们已在大约100个星系中观测到这样的爆发。它们每几小时到几天就发生一次（这取决于吸积率），是到目前为止宇宙中发生最频繁的热核爆炸。
当然，伴星的气体供应终会耗竭。此后，中子星可能会重新扮演射电脉冲星的角色，但是它现在每秒钟旋转几百次。目前纪录的保持者 中子星PSR J1748-2446ad，每秒钟旋转716次！
不过，即使是中子星也不能逃脱死亡的命运。最终，中子星的旋转能量会消散，而且没有伴星让它重放光芒，脉冲星将走向死亡，之后，人们就无法探测到它们了。
在那以后，中子星会不断冷却直至生命的终结。到那时，中子星仍然是一个研究极端密度和温度下的物质状态的宝地。
关于作者：Duncan Galloway博士是莫纳什大学天体物理学高级讲师。Duncan Galloway已获得澳大利亚研究委员会的资助，并是澳大利亚天文学会的副主席。
（翻译：乔宇；审校：沈添怿）
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