光速飞行每秒可绕地球7圈半,而中子星每秒可旋转700圈,超光速了吗?

神奇的“中子星”,在宇宙中是仅次于“黑洞”的高密度大咖。

对于中子星,很多人可能不是特别熟悉。但对于黑洞,人们大都听说过它的神奇之处。作为宇宙中密度最大的天体,黑洞具有极强的引力,基本上可以吸收周边的一切物质,甚至连光都无法摆脱黑洞的引力。

在整个宇宙中,除了黑洞以外,密度最大的天体就属“中子星”了。其实中子星原本就是一颗普通的恒星,当这颗恒星演化到最末期的时候,由于质量没有达到形成黑洞的级别,最终在恒星演化末期坍缩成了一颗所谓的“中子星”,说变了中子星就是一种介乎于白矮星和黑洞之间的星体。大部分恒星最终都会演变成白矮星及黑洞,一般只有少数恒星会演化成为中子星。

目前还有一种假说,说是在中子星与黑洞之间还存在着一种“夸克星”,当然这还只存在与理论假说层面,人们也并没与真实的观测到这样的星体。

中子星的密度有多么的惊人呢?

这里我们可以拿我们最熟悉的太阳进行一个对比,太阳的直径大约1392000公里,而太阳的质量大约为2X10^30千克,质量是非常惊人的,要知道太阳的质量占据了整个太阳系的99.86%。

而一颗典型意义上的中子星,直径一般在20公里左右,质量却可以达到太阳的1.3倍,也就是说质量约是2.6X10^30千克。一个直径只有太阳七万分之一的星体,质量却比太阳还要重,这种密度确实是人们很难想象的。

为什么会被称为中子星?

中子星的密度极其大,也就说明其内部的压力是非常巨大的,也就直接导致电子被压缩到原子核内部,进一步同质子中和为了中子,这也为什么这个天体被称为“中子星”的原因。我们都知道光在黑洞周围都是无法逃逸的,实际上光在中心星周围也是无法完成直线逃逸的,毕竟中子星的引力也是非常巨大的,达到光也需要以“抛物线”的状态才能逃脱中子星的引力束缚。

为什么中子星转速如此之快?

这个道理其实很简单,中子星是由巨大的恒星演化而来的,因此它也就保有了原始恒星的角度量,但是在直径却比原始恒星小出了数万倍之多,这也就直接导致了中子星惊人转速的形成。

回到最初的问题,中子星的转速超越光速了吗?

这个其实通过计算就可以得出结论。

光速是一个恒定的数值,大约为300000公里/秒,我们只要计算出中子星的转速就可以进行直观的对比了。

这里我们假设一颗中子星的半径为10公里,那么这颗中子星的周长就是2πr,也就是大约62.8公里。假设这颗中子星每秒能够自转700转,那么这颗中子星的速度大约就是43960公里/秒

这样我们就能够清楚地看出,中子星的速度是远远没有光速那么高的,光速大约是一颗典型中子星转速的7倍左右。

以上个人意见仅供参考。

答:中子星的直径不大,所以表面线速度并没有超过光速。


中子星是由中子紧紧挨在一起组成的天体,所以中子星密度基本就是原子核的密度,高达2亿吨每立厘米;根据钱德拉卡极限和奥本海默极限,中子星质量在1.44~3倍太阳质量之间,由此可以估算出,中子星的半径在10~20公里之间。

自转速度n=700转每秒的中子星,假设中子星半径r=20公里,我们可以算出中子星的表面线速度v:

v=2πr*n=8.8万公里每秒;

光速c=30万公里每秒,所以这颗中子星的表面线速度只是光速30%,并没有超过光速;实际上,绝大部分中子星的半径,还达不到20公里,表面线速度也没有这么高。

之所以中子星的自转这么快,是因为大质量恒星在超新星爆发时,内核体积瞬间缩小为原来的几十亿分之一,内核塌缩形成的中子星继承了原恒星的绝大部分角动量,半径缩小的结果就是自转速度加快。


对于刚形成的中子星来说,自转速度是非常快的,一般都高达每秒几十圈到上百圈;随着中子星向外辐射能量,自转动能和角动量逐渐减小,自转速度也会减慢。

刚形成的中子星,温度高达数百亿度,然后温度会在数分钟之内,降低到几十亿度,再经过数千年的时间冷却到几百万度,最后经过数百亿年冷却为黑中子星。


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感谢提问!要解答这个问题,我们至少需要搞清楚题中关于地球周长、光速、中子星等几个概念性的问题,下面且看小地作答!

1、光速定义及数值

光速是指光波在真空或介质中的传播速度,它是目前世界公认的自然界物体运动的最大速度,每秒钟可运行299792.458km(约为30万千米/s)

2、地球简况

地球是一个不规则的椭圆球体(下文按正球体计算),它是距离太阳第三近的行星,其质量、密度和大小排在四大类地行星之首,分别为M=5.965E+21(t)、ρ=5.50785T/m3、?=12756(km),根据圆周长计算公式C=πd=2πr可求得环绕地球一周的长度C=3.14*12756=40053.84千米。

通过上述列举的各类数据,我们可以计算出光在一秒钟之内可以围绕地球299792.458/40053.84=7.48圈,接近题主所说的7圈半。那么中子星每秒可旋转700圈,是不是就超光速了,这个就要看中子星的大小了。

3、中子星是何物?

记得早在读小学四年级的时候,就听到有人说假如一个针尖大小的中子星物质掉到地面上,足以把地面压塌,那是年幼还不知所以然,随着知识和阅历的增多,渐渐对天文地理产生了浓厚的兴趣,对中子星也多了一些了解。

中子星一种介于黑洞和白矮星之间的星体,其密度大小仅次于黑洞,它是由恒星演化而来,一般来说由于质量的不同恒星死亡的结果有三个,矮星、中子星以及黑洞。

我们都知道,恒星在演化的末期,也就是由主序星阶段变为红巨星,恒星在红巨星阶是非常短暂的,这期间会很快消耗掉氦,由于其内部没有足够的聚变物质与引力抗衡,恒星会向内部迅速坍塌,并引发更多的聚变,直到所有原子聚变为铁,由于铁原子核是最稳定的,不论聚变还是裂变都不会释放能量,恒星至此失去了能量来源,会在引力的作用下迅速撞向核心并反弹,形成超新星爆炸。

超新星爆炸有三种可能,也就是恒星的三种死亡结果,其一是对于质量不大的恒星形成矮星;其二是对于质量中等的恒星,由于电子被压入原子核与质子结合转化为中子,形成中子星;其三是对于质量更大的恒星,即便是中子也无法支撑自身的重力就会形成黑洞。

一般认为,中子星的密度与原子核的密度相当,约为每立方米4.39805E+12~1E+15吨(t),按照平均密度5.02199E+14计算,其密度约为地球的9.11788E+13倍,如果把地球按照这个密度压缩,被压缩的体积差不多与热气球一样大,直径约为22米的大球。

再根据周长计算公式,可求得该中子星的周长约为70米,那么该颗中子星每秒转700圈,就相当于每秒转速为700*70=49000米=49千米,其速度还不及光速的万分之一点六,可见中子星的自转转速也不算高。

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地球的赤道周长约为4万公里,而宇宙中的最快速度,也就是光速,速度在30万千米每秒,所以说,光可以一秒钟绕地球赤道七周,不过光是沿直线传播的,所以光并不会绕着赤道走,只不过为了形象描述光速之快,我们用这个打比方。

在宇宙中,有一种奇怪的天体,它的密度仅次于黑洞,每一立方厘米的质量达到了8千万到20亿吨之多,它的密度即相当于原子核的密度,也就是水的一百万亿倍。如果把地球压缩成和这个天体一个密度的话,那么地球的直径将会只有22米,而这个可怕的天体不是别人,正是中子星。

和白矮星一样,中子星同是恒星生命末期可能形成的状态之一,只不过相比于形成白矮星的恒星,中子星的母体恒星,质量更大,一个典型的中子星,其质量介于1.35倍到2.1倍太阳质量之间,但是其半径仅仅只有10到20公里。中子星除了高密度,小体积之外,还有另外一个特点,在恒星演化成中子星的过程中,由于角动量守恒的缘故,中子星的自转周期越来越短,甚至短至1/700秒,也就是说,每一秒钟,中子星可以自转700周!

既然中子星的自转速度都这么快了,那么中子星的自转线速度能不能超过光速呢?答案是不能,而且差得远了,原因在于虽然中子星自转周期短,但是其半径很小,所以其自转线速度的最大值和光速相去甚远。

其实我们可以稍微计算一下,假设一中子星的半径达到了20千米,而自转周期为1/700秒,那么其表面的线速度为8.8万千米每秒,而光速为30万千米每秒,所以中子星表面的线速度最大值连光速的三分之一都达不到,更别提这还是按照最大值进行计算的,而实际上中子星的半径和自转频率不可能同时达到最大值,因为如果半径越大的话,那么自转频率就会越低。所以说,中子星表面自转线速度是不会超过光速的。

事实上,光速最快原理已经是一个真理了,这不容质疑,宇宙中没有任何物体运动的速度可以超过光速,如果中子星自转速度可以超过光速的话,那么科学家早就会知道了,所以可见光速最快原理是多么正确。从1934年中子星被预言存在到1969年首颗中子星被观测发现到中国的FAST天眼接连发现脉冲双星,人类对于中子星的认识越来越深入了,中子星这颗神秘的天体,正在被人类慢慢认知。

这个问题是把中子星看得太大了。中子星其实是一颗很小的恒星尸骸,其转速再快,也超不过光速。

中子星一般半径约10公里,也就是20公里左右的直径,周长也就是60几公里,每秒钟转1000圈也就6万多公里,怎么会超过光速呢?

中子星是大于太阳质量8倍以上的恒星,演化末期发生超新星大爆炸留下的残骸,是恒星把外围物质炸飞了留下的中心那点核,质量不得超过太阳质量的3.2倍(这个数据尚无最终准确定论),这个叫做奥本海默极限,超过这个极限就做不成中子星,会继续坍缩成一个黑洞。

但中子星的质量下限是比较准确的,叫钱德拉塞卡极限,就是白矮星的最大极限不得超过太阳质量的1.44倍,超过这个质量就必然会坍缩成一个中子星。

因此中子星是一个密度极高的星球,目前已知除了黑洞,还没有什么星球有这么大的密度。其上的物质是一种被超高引力压力高度压缩的特殊物质,原子被压碎,电子被压到了原子核,与质子合并成为中子,加上原来原子核的中子,整个星球就是一个大中子核。

这个大中子核的密度达到每立方厘米1亿~20亿吨,你如果不信,稍微计算一下就知道了,1.44倍~3.2倍太阳质量,压缩到一个20公里直径的球里,质量除以体积就能够得到其密度了。

因为中子星的转速是继承了恒星爆炸前的角速度,越小就越快,因此一个巨大的恒星变成这样一个小球,当然转速就非常高了。

现在发现最高转速的中子星(会转的中子星又叫脉冲星)是一个叫PSR0535-69的脉冲星,距离银河系16万光年,其转速高达每秒1968转!

即便如此,其赤道线速度也达不到光速,据称这个脉冲星半径约20公里,这样其赤道线速度达到甚至超过了0.8倍光速!

即便如此,也没有超过光速,并没有违背相对论光速藩篱原则。

中子星是一种特殊极端的星球,我们只能远远的研究它,利用它(导航),永远也无法靠近它,更别说去上面取一小块物质了(许多人幻想弄一块到地球会咋样)。

地球自转赤道线速度为每秒466米,只是脉冲星的几十万分之一,就不要去比了。

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地球半径6371公里,赤道周长约4万公里,而光速是每秒30万公里,所以光可以在一秒内绕地球7圈半,而中子星由于密度极大,其特征半径只有10公里,所以中子星即使每秒旋转数百圈,其线速度也远远达不到光速,光速至今还是宇宙中物体运动速度的极限。

中子星质量越大,半径越小,一般在1.4至3倍太阳质量之间,其星体物质几乎都是中子,通过中子简并压来抗衡引力,形成稳定的星体。因此中子星的特征半径只有10km大小,计算中子星密度:约10亿吨/立方厘米。

中子星具有很强的磁场,其磁轴与自转轴呈一定角度,沿着磁轴发射的辐射束会跟随中子星自转,就像灯塔的光速扫过一样,所以中子星可以作为宇宙中的灯塔来定位,也成称为脉冲星。

人们最早以为这种周期性规律的脉冲信号是外星人发送的电报,后来天文学家才明白这种脉冲信号是来自中子星这种特殊天体。

我国最近建造的大型射电望远镜-天眼,目的也不是为了寻找什么外星人,就是为了发现更多新的中子星。

其实,关于这个问题涉及到了中子星具体的情况,我们可以先来了解一下中子星到底是咋来的。

宇宙中会发光的基本上都是恒星。而恒星之所以会发光是因为核聚变作用。整个核聚变有点类似于氢弹爆炸的原理。

但是你发现没有?恒星一般都不会直接炸掉,而是特别稳定地在发光。那这到底是咋回事呢?首先,恒星之所以会发生核聚变,是因为恒星在形成初期,星云物质在引力作用下逐渐形成早期的恒星胚胎,然后由于自身引力特别大,恒星胚胎中心的温度会比较高,当达到一定程度时,加上量子隧穿的效应。氢就会被点燃,发生核聚变反应。

恒星内部核聚变只要有两种方式,一种叫做质子-质子反应链,也被叫做P-P链。

还有一种叫做碳氮氧循环,是以少量的碳氮氧作为催化剂。

整个反应的过程其实都是在恒星核心处,反应前后是氢聚变成了氦-3。

但是,毕竟一个恒星的氢也是有限的,不可能不无限量的烧下去 ,所以其实开始发生核聚变的核心被我们成为主序星。主序星时期是非常稳定的,自身的引力和核心核聚变产生的向外压力形成了动态平衡。

如果核心温度高了,那核聚变就会占上风,恒星核心就会稍稍膨胀,使得温度降低。同理,如果核心温度低了,那引力占上风,就会压缩恒星核心,这时温度就会上高,和核聚变就会剧烈。

但是恒星毕竟是燃烧自己照亮别人,时时刻刻都在向外辐射能量,根据爱因斯坦的质量方程,

我们可以得知,就拿太阳来说,每秒要损失400万吨的质量。随着时间的推移,质量大幅度降低,这时候引力对于核心核聚变反应的控制力就会逐渐下降。还是拿太阳来说,作为主序星大概燃烧100亿年,就没办法控制住自己,膨胀成一颗红巨星。

在整个阶段,核心还继续烧着氢,直到烧得差不多,然后继续烧氦……

直到铁元素,铁元素的核聚变反应所需要的能量比产生的能量还要大,因此入不敷出,没办法进行下去,所以铁是一道坎,很难迈过去。不过,如果此时剩余的质量还很大,在引力的作用下就有可能发生超新星爆炸。

这一炸,一大堆物质就会倍抛洒到太空当中。剩余的物质在引力的作用下,要么形成中子星,要么形成黑洞。这里补充一句,根据目前的理论,介于1.44倍太阳质量到3.2倍太阳质量,则可能是中子星,而大于3.2倍太阳质量,就可能产生黑洞。

所以,你发现没有?其实整个过程,恒星都一直在向外抛洒物质,而核心在引力地作用下不断收缩。这就注定了,中子星个头肯定不会很大。

那真实的情况是什么样的呢?

中子星一立方厘米的物质便可重达十亿吨,这个密度之大是人类的想象力很难想象到的,举个例子,如果你有个勺子,上面有一勺中子星物质,那这勺子中子星物质就大概得有5吨。

一般来说,一颗脉冲星的质量介于1.35倍太阳质量到2.1倍太阳质量,半径也就在10到20公里的范围内。因为形成前后要保证角动量守恒,但是半径又只有母恒星的一点,所以,中子星一般旋转速度特别快,所以也被人称为脉冲星。

一般来说,周期从毫秒级到30秒左右的都有。其中毫秒级的,也就是传说中一秒可以转700圈的也确实存在,但是它真的超光速了么?

我们其实可以来算一算,一般来说,转的越快,其实转动惯量就越小,所以肯定也不会大到哪里去。不过,我们就按常规中子星的大尺寸的来算,也就是20公里的半径。那周长就是125.6公里,700圈就是8.8*10^4公里/秒,也就是8.8*10^7米/秒,而光速时3*10^8米/秒,这还远远不到光速。

因此,即使都往大了进行估算,中子星的线速度还是远远小于光速的,因此,并没有超光速。

所以,不要把中子星想象得像地球那么大,其实中子星和地球比起来,真的时小很多很多,地球得直径可以达到12756公里,比中子星直径大量3个数量级,所以把地球的尺寸带进去当然会超光速。


光速飞行每秒可绕地球7圈半,意味着地球如果每秒自转7圈半,其表面赤道的线速度就达到光速了,更别说700圈了。算算也是,地球周长约4万公里,乘上7.5刚好等于30万公里。

光速是物体运动的最高速,这是宇宙的最高法则,相对论光速不变原理已经讲的很清楚了,并且也为大量的观测所证实。因此如果真有中子星每秒钟转700圈,那中子星的直径应该远远小于地球的12756公里,

中子星不可能有地球这样大

据研究表明,中子星是恒星的演化末期产物,是恒星内部核聚变停止后,失去抵抗自身引力的作用,进而急剧坍缩发生超新星爆发,

中心部分物质原子的核外电子在强大引力作用下全部压进原子核中的质子,最终形成全部由中子组成的中子星。这样中子星的密度惊人,达到每立方厘米1亿吨,因而中子星的直径大多在10到30公里之间(法兰克福歌德大学最新研究,最小中子星直径仅为1.5公里),一个太阳质量大小的中子星直径只有10公里,且质量越大直径越小。由于角动量守恒,随着恒星收缩形成中子星的过程,星体越转越快。大多中子星的自转轴和磁轴有一定的角度,在星体旋转时射电脉冲像灯塔扫过天幕,所以旋转的中子星又叫脉冲星。

如果中子星直径按30公里算,周长90多公里,每秒转700圈,线速度还不到7万公里/秒。离着光速远着呢。因此中子星即使每秒转700圈也超不了光速。

虽然每秒700圈,转速很快,但因为中子星体积并不大,因此这个并没有超光速。相对论要求具备静止质量的物体不能达到光速,科学家至今都没有在宇宙中找到违背的例子。

中子星是大恒星死亡后演化至某一阶段时的称呼,它的密度非常大,而且它的体积很小,半径大都在30公里以下。因此,即便它的转速非常快,那么它的表面线速度也不至于达到光速。

下面就简单举个例子来说明:

比如一颗半径10公里的中子星,它的转速达到了每秒700圈,那么按照简单的公式就能得到线速度大约是4.4万公里每秒,这相比于光速的30万公里每秒,差距还是蛮大的。

实际上,目前科学家发现的一颗自转最快的中子星,它的代号是“J1739-285”,转速达到了每秒1122圈,并且它的半径也只有5公里左右,因为它表面线速度也不过3.5万公里每秒。

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我们宇宙中存在着各种各样的规律,这些规律从宇宙大爆炸那一瞬间就产生了,光速不变定律和光速极限定律也是在大爆炸的瞬间诞生的


“迈克尔-逊莫雷实验”在寻找“以太”的过程中偶然发现了光速不变定律,爱因斯坦在狭义相对论中用质能方程论证了光速极限定律,指出“在我们的宇宙中任何有静止质量物体不能达到光速或者超光速”“信息的传递速度不能超光速”这两个事实,目前为止还人类没有在宇宙中发现违反相对论的超光速的现象。

我们一般把光速估为每秒三十万公里,而地球赤道4万公里,简单计算就能知道光用一秒钟可以绕地球7圈多一点,或者说7圈半,但这只是因为我们地球太小了而已,如果让光绕太阳一圈的话就需要14.6秒,如果让光绕目前最大的盾牌座uy转一圈的话就需要近7小时。

中子星是大质量恒星寿命将近时坍缩成的一种高密度天体,一立方厘米的中子星物质重量可达一亿吨甚至十亿吨,1967年女研究生贝尔发现狐狸座附近有一颗天体在发出规律性电磁波,后来天文学家证实这是一种新发现的天体,并把它命名为脉冲星,实际上它就是快速旋转的中子星。

中子星虽然转速极快,但因为它本身体积很小,半径只有几十公里,因此每秒旋转700圈的中子星表面线速度其实并没有超过光速,科学家们现在致力于打造脉冲星导航系统,这样人类文明在未来的宇宙探索中就不会迷失方向,永远能根据快速旋转的中子星来精确定位或者找到回家的路。

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