直径10公里的中子星,最高山不足1毫米,宇宙有完美的球形天体吗

相信很多人都曾经有一个疑问 , 那就是宇宙中的天体为什么都是圆的 。
关于这个问题 , 我们曾经专门发文解释过 。 说到底 , 其实是万有引力的结果 。 对于质量足够大的天体来说 , 它们都可以克服固体引力 , 从而达到流体静力平衡的形状 , 也就是球形 。
直径10公里的中子星,最高山不足1毫米,宇宙有完美的球形天体吗
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(图片说明:宇宙天体几乎都是球状的)
什么意思呢?
比如:你往一个坑里倒一瓶水 , 毫无疑问 , 这瓶水最终会流到坑的最深处 。 为什么呢?因为坑的最深处最接近地球引力的中心 , 也叫做地球的质心 , 这个位置就在地球的几何中心处 。 如果你一直倒水 , 那么水就会一直填满当时的最深处 , 直到这个坑被填满 。 想象一下 , 如果地球的表面完全都被水覆盖 , 那么地球所有的“坑”都被填平 , 当然是球形的了 。
水的流动性大 , 固体的流动性小 。 你可能以为 , 地表全是岩石 , 这些岩石这么坚固 , 怎么可能像水一样流淌?的确是这样 , 不过 , 当一颗天体的质量足够大时 , 就能够“克服固体引力”了 。
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(图片说明:星际天体奥陌陌呈现出诡异的雪茄形状)
所以 , 当你看太空中的小行星时 , 就会发现它们的形状光怪陆离 , 五花八门 。 国际天文学联合会也在2006年时下了定义 , 当一颗天体直接绕太阳公转且不能成球形时(彗星除外) , 它就是一颗小行星 。 如果它的质量足够大 , 克服了固体引力而达到球形 , 它就可以升级为矮行星或者行星了 。
当然了 , 即使是天体质量再大 , 也不能达到绝对完美的球形 。 绝对的完美只存在于理论上的理想状态 , 而不是我们这个真实的宇宙中 。
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(图片说明:阿波罗17号拍摄的地球图像)
以地球为例 , 由于板块构造运动等各种原因 , 地形非常复杂 , 也有海沟、盆地或者丘陵、高原 。 众所周知的世界最高峰珠穆朗玛峰 , 高度达到了8848.86米 。 或者是最深的马里亚纳海沟 , 最深处达到了11公里 。
不过 , 和地球12756公里的直径相比 , 这些高度和深度就显得微不足道了 。 如果将地球比喻成一个篮球的话 , 珠穆朗玛峰的高度就和一粒灰尘差不多 。 所以 , 我们基本上可以说地球非常圆了(当然考虑到赤道直径和两极直径的差距的话就是另一回事了) 。
在宇宙中 , 地球却远远谈不上是最圆的星球 。 有一种天体 , 远比地球圆得多 , 也比地球极端、诡异得多 , 那就是中子星 。
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(图片说明:中子星艺术图)
中子星是一种通过超新星爆发而形成的极端天体 , 密度极大 , 引力极强 。 由于强大的引力把电子都压进原子核并与质子结合为中子 , 所以原子内部巨大的空旷区域荡然无存 , 以至于中子星体积极小 , 通常直径只有10公里左右 。 但是 , 它们的质量非常大 , 是太阳的1.4-3倍 , 也就是地球的46万-100万倍!
想一想 , 如此巨大的质量 , 集中在这么小的体积内 , 将是何等恐怖的密度!毫不夸张地讲 , 一立方厘米的中子星 , 质量就能超过1亿吨!而且 , 由于质量巨大 , 半径极小 , 中子星表明的引力也非常恐怖 , 是地球表面的40万亿倍!
如此恐怖的质量和引力 , 是否足以让中子星形成一个绝对完美的球形呢?
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(图片说明:一勺中子星的质量比整个青藏高原还大)
很遗憾 , 似乎宇宙中真的没有绝对完美的球形 。 即便是中子星这样的极端天体 , 也做不到这一点 。 早在几十年前 , 科学家们就曾经预言 , 中子星的表面也可能会有一些山脉 。 虽然直径最多也不足30公里 , 但这种天体的表面也不是绝对平滑的 。 只不过 , 对于中子星上山脉的高度 , 科学家们始终没有定论 。
南汉普顿大学的FabianGittins介绍:在中子星上 , 一座山的高度是非常有限的 。 一旦达到了极限 , 地表就会破裂 。 对于这个极限 , 科学家们花了二十年的时间 , 仍然没有找到答案 。 不过这一次 , 他们似乎回答了这个问题 。
他们利用计算机建模的方式 , 模拟了一颗真实的中子星 , 并且对它的作用力进行了计算 。 在2021年英国全国天文学会议上 , Gittins介绍了他们的研究成果 。