大家好,我是魅力科學君,今天給大家介紹三種理論上存在,但我們從未發現過的奇異天體,它們分別是:
一、夸克星
相信大家都聽說過中子星,已知的觀測數據表明,中子星極為致密,其密度甚至可以高達每立方厘米10億噸。
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這樣的高密度,其實是引力壓縮帶來的真實結果,簡單來講就是,在巨大的引力壓縮下,原子里的電子和原子核被擠在一起,電子被“壓進”質子里,形成中子,于是整個星體幾乎就是一個巨大的中子團。
但從理論上來講,如果質量再大一些,中心區域的壓力會繼續上升,達到一個連中子都無法保持完整的程度。
我們平時說的中子,其實是由夸克組成,通常情況下,這些夸克被“禁閉”在中子內部,無法單獨存在,但在極端壓力下,這種禁閉可能被打破,夸克會被“擠”出來,形成一種被稱為“夸克物質”的狀態。如果整個星球基本都是這種狀態,我們就稱它為夸克星。
從理論上來講,夸克星體積更小,密度更高,但從外部看,它們的很多性質都和中子星非常相似。
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這就帶來一個可能性,那就是有可能我們已經觀測到的一些中子星,其實是夸克星,只是我們還沒辦法區分。
目前最有希望的區分手段來自引力波,當兩顆致密天體發生合并時,它們發出特定頻率的引力波。如果是中子星和中子星合并,信號有一套特征,如果其中一顆是夸克星,信號細節會有所不同。隨著探測器精度的提升,我們也許能從這些“聲音”里聽出差別。
二、暗星
在宇宙大爆炸之后大約1億年,宇宙還沒有形成我們熟悉的恒星,只有氫和氦組成的氣體云在引力作用下慢慢坍縮。按照常規路徑,這些氣體會越來越密集,也越來越熱,最終點燃核聚變,形成第一代恒星。
但如果在這個過程中,比普通物質更多的暗物質起了更直接的作用,情況就會完全不同。
科學家推測,如果暗物質粒子可以彼此湮滅(也就是相遇后轉化為能量),那么在氣體云內部,這種湮滅會釋放出大量能量,可能足以阻止氣體繼續塌縮到點燃核聚變的程度。
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結果就是,一顆“恒星”誕生了,但它的能量來源不是核聚變,而是暗物質的湮滅,這就是所謂的暗星。
從理論上來講,暗星有一個特點,那就是它們可以長得非常巨大,質量可以高達太陽的數百萬倍甚至更多,亮度也遠超普通恒星,只要周圍還有足夠的暗物質不斷被捕獲,它們就可以持續發光。
更關鍵的是,這種天體可以解釋一個長期困擾天文學家的問題,即:為什么宇宙早期會出現那么多的超大質量黑洞。
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按照常規模型,黑洞需要時間慢慢長大,但我們在非常早期的宇宙中就看到了質量巨大的黑洞,這很不合理。
如果暗星存在,這個問題就可以解決了,其原理簡單來講就是,一顆質量巨大的暗星一旦失去能量來源,就會直接塌縮成一個巨大的黑洞,中間不需要漫長的成長過程。
值得一提的是,近些年來,科學家已經找到了幾個可能的暗星候選體,它們在宇宙早期就表現出異常高的亮度,用傳統恒星模型很難解釋。
三、引力真空星
這種理論上可以存在的奇異天體,其實是黑洞的替代模型。簡單來講,黑洞理論的核心是“奇點”,也就是一個密度無限大、體積無限小的點,在那里,現有的物理理論全部都失效了。
這個概念在數學上成立,但在物理上卻很難令人接受,實際上,連愛因斯坦都對奇點持懷疑態度,所以就有科學家提出了“引力真空星”。
該理論可以簡單地描述為,當恒星塌縮到極限時,并不會形成奇點,而是在其中心形成一種類似暗能量的能量,這種能量會產生向外的壓力,抵抗進一步塌縮,從而將其質量幾乎全部集中在外殼結構,而其內部卻是一片真空。
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從外部看,這種天體幾乎和黑洞一模一樣,其引力場極為強大,光也難以逃逸,但它內部卻沒有奇點,也可能沒有真正意義上的事件視界。
更有意思的是,理論上甚至允許這種結構層層嵌套,就像俄羅斯套娃一樣,一個引力真空星里面還有一個更小的引力真空星。雖然這種結構目前還只是停留在理論階段,但并不違反已知的物理定律。
該理論指出,我們目前的觀測手段還不足以區分黑洞和引力真空星。比如說2015年人類第一次探測到引力波,被認為是來自兩個黑洞的合并,但這些信號同樣可以被解釋為引力真空星的合并。
小結
以上所述的三種奇異天體并不是隨意想象出來的,而是根據現有物理理論自然推導出的結果,或許我們現在還沒有發現它們,可能只是因為觀測水平還不夠。
可以期待的是,在未來的日子里,隨著觀測水平的日益提升,這些目前還停留在“理論上可能存在”的天體,將會逐一被驗證或否定。
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