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为什么宇宙中会有巨大的“钻石”

书之意 2015-05-23 12:01:40 手机版

  随着人们生活水平的不断提高,走在大街上我们随处可见人们穿金戴银,有的甚至手上戴着一个大大的钻石戒指。相信大家都知道钻石很贵,但是大家知道吗?有一颗钻石是全世界的富人加在一起也买不起,他在宇宙中,可是为什么宇宙中会有巨大的“钻石”,下面就由小编来给大家解答一下疑惑吧。

  1992年,科学家们在半人马座天区发现了一颗距地球50光年、质量相当于1.1个太阳的白矮星BPM 37093。观测发现它有脉动的振荡,科学家由此推测其内部已经大部分冷却结晶。这颗白矮星主要由碳构成,而在地球上碳的结晶形态就是钻石,因此有的科学家把它比喻成一颗超大型的钻石。这颗钻石有多大呢?估计有5×1029千克,即25亿亿亿亿克拉。相比之下,地球上最大的钻石“非洲之星”只有530克拉。科学家们开玩笑说,就算全世界的富人加在一起也买不起这么大的钻石。他们根据“甲壳虫”乐队的一首歌《戴着钻石的露西在天空中飞翔》给它起了一个昵称:“露西”。

  如果未来科技的发展能让我们接近这个大钻石,是不是能从上面凿下一点来做戒指呢?恐怕不行。因为白矮星中的物质密度非常大,高达0.1~10吨每立方厘米,一汤匙这样的“钻石”重量就和一辆汽车相当。这不难理解,因为这样一个超重钻石的直径仅约3000千米,相当于把太阳压缩到月球这么大小,密度当然会很高。这种压缩是在恒星演化的末期进行的。当“露西”前世恒星的燃料燃烧完之后,无法再抵抗自身的引力,就会不断坍缩。这种压力之大使得原子中的电子与原子核脱离,恒星内部成为一片飘浮着原子核的电子“海洋”(电子气体)。随着星体的收缩,电子气体的密度也不断增高。但是,电子气体的密度增大有一定的极限。简单地说,我们可以把电子想象成需要占据一定空间的粒子。如果它们挤在一个很小的体积内,电子之间就会因为拥挤,产生相互排斥的压力。这种压力称为“电子简并压”,它会阻挡进一步的引力收缩,于是恒星在电子简并压和引力之间达到一种平衡,白矮星“露西”就这样诞生了。

  像“露西”这样的白矮星的质量存在一个上限,这个上限是1.44倍太阳质量,称为“钱德拉塞卡极限”,是由印度裔美国天体物理学家钱德拉塞卡发现的。只有小于这个质量,白矮星才可以依靠电子气体的简并压来平衡自引力。一旦超过这个质量上限,电子简并压就无法抵抗星体自身的巨大引力,星体会继续向内快速坍缩,形成中子星或黑洞。太阳以及银河系中的大部分恒星,演化到末期的质量都小于钱德拉塞卡极限,因此它们中有许多都会变成巨大的钻石。