《星震》 星震有多可怕

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已知的宇宙中,最危险的事情是什么?

2004年12月27日，地球被宇宙中电磁波击中，这是一次巨大的电磁撞击。各种卫星的测量仪器都出现了观测溢出的情形，尽管它们在这场冲击中实际上什么也没有测量到。在地球背面，发现了明显被月球反射的辐射。那里发生了什么？事实证明，有个物体在0.2秒内释放的闪光能量相当于太阳在大约15万年内释放的能量。 那会是什么呢？是什么在那里爆炸了？哇哦，是一颗强磁星！

现在我们知道恒星其实源自于核聚变反应堆，原子核在它们内部融合。在这个聚变能量被释放的过程中，这些能量向外散发，与恒星自身质量产生的向内的引力相平衡保持稳定。只要这个过程有效，恒星就是稳定的，并且会一直散发辐射。恒星的质量是不尽相同的。太阳有太阳质量。还有一些相当于30、40、50个太阳质量的大型恒星，由于它们比太阳质量大的多，对自身产生了更大的引力压力。这会导致大质量恒星比小质量恒星进化得更快。也意味着大恒星比小恒星寿命短的多。今天，太阳已经有45.67亿年的历史。

在宇宙中能够测量到的最强磁场之一是来自磁星的巨大磁场，它有10 ^ 11特斯拉（磁通量单位）。有些恒星的寿命要短得多并且会在一次巨大的爆炸中死亡，通常这些恒星会留下一个只有几公里大小的内核，这就是所谓的中子星，这颗中子星内核实际上已经保留了母恒星所有的剩余能量，包括磁场。

这颗恒星残骸的旋转速度非常快，因为它保留了母恒星大部分的角动量（恒星坍缩时，角动量守恒，因而自转会加速）。 这就好比花样滑冰运动员的著名动作，运动员利用手臂的伸张和收拢来改变旋转速度。在冰上旋转时，当运动员获得旋转力时，把手臂向外伸展，来增加转动惯量，平稳后，收臂缩小转动力矩，使最大的转动惯量变为最小的转动惯量，加快角速度，使旋转速度加快。 这颗恒星也是如此，所以当它塌缩时，其自转变得越来越快，当恒星的磁场也向其内核拉动时，一个有着自转轴的超强磁星形成了。

（图源：NASA 强磁星）

或许是因为这颗超强磁星平行于其自转轴，你几乎看不到它在轴垂直的方向自转。你可能会看到在高速自转的过程中，它的形状似乎沿着旋转轴被拉长倾斜了。如果一颗恒星的磁场被撕裂成只有几公里的小区域，这意味着什么呢?由于恒星会扩张，这个区域可以达到半径70万公里，而质量巨大的恒星则能达到数十亿公里，那将是非常巨大的范围。那又意味着什么呢？毫无疑问，这个范围里一定会有很强大的磁场，一切物质都将被压缩进这个核心，这将是宇宙中最强的磁场。2004年12月27日测量到的这个物体，也是有史以来观测到的具有最强磁场的物体之一。它比我们地球的磁场要强上好几百万倍，好几十亿倍。

现在你不得不弄清楚磁场和物质到底有什么关系了。这没什么神奇的。磁场，无非是有带电粒子的电场，这是显而易见的。假设我手里有一个正极，一个负极。当我把一个电荷放进去，根据电荷的大小，如果带正电荷，它会移动到负极，如果带负电荷，它会移动到正极。电场，我们都知道，但是磁场是如何影响带电粒子的呢？ 这有点复杂，但规则基本上很明了，磁场对带电粒子施加的力是与磁力线平行的力。

在那里电荷可以完全自由移动，但不能垂直运动。如果这个磁场的力量如同这颗磁星一般，毫不夸张的说，如此之强的磁场会改变原子中电子云的形状，将其拉长成雪茄形，“雪茄”的长轴被迫与磁力线保持平行，磁场的存在使物质受到很强的约束力，这使得生物化学过程难以进行。现在我们可以想象这个物体的磁场是怎样的，它和磁星一样致密，如果这个磁场一遍又一遍地旋转，在旋转过程中释放它的力量，复杂的磁场所产生的力量有时会撕扯强磁星的外壳，并在强磁星的内部聚集热量。

一旦某一时刻强磁星的外壳再也受不了这种撕扯，产生类似于地球上地震发生时的情形，将会导致恒星自身星体破裂，这种情况叫做“星震”。当星震（恒星遗骸爆破）发生时，强磁星内部聚集的热量会迅速释放出来，随之会产生一个超高温气体，伴随着具极度高能量的等离子（软γ射线），这些粒子在爆破过程中加速旋转产生巨大伽马射线暴的闪光能在银河系中持续传播超过5万年。

（图源:艺术家设想的一个强磁星所在的星系团，Wikipedia)

当一颗恒星坍缩时，原子受到压缩，使电子和质子一起变成中子。 原子核的密度是如此之高，以至于一个立方厘米的中子星所包含的重量，就好像世界上所有的人的重量都集中在一个点上。尽管密度如此之高，但是在这个恒星遗骸的形成过程中，并非所有的电子和质子都压在一起，仍然有足够多的带电粒子残留下来。

所以这颗强磁星的高速旋转就像发电机一样，不断的加强了其自身的磁场的同时也导致了物质的变形，这些强磁场扭曲了强磁星上的物质，一起作用于地壳造成了地震接着又导致了天体能量爆发，正如我们在2004年观察到的那样。大质量恒星的寿命通常都十分短暂。 这就是为什么尽管我们的太阳围绕着银河系的中心运行了45.67亿年，然而我们周围却没有任何超新星，也没有更为巨大的恒星与我们同在。我们的地球生活在银河系的一个不起眼的角落里，这里没有恒星形成区域，也没有大质量恒星，也没有磁星。因此，幸好银河系和宇宙中最危险的物体离我们是极其常遥远的。

作者: Toni Sementana, PhD Physics

FY: rabbi

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恐怖的宇宙星震,15级地震可摧毁地球,那它的威力又有多猛?

地球会地震，它其实也不例外，而且它还会带着周围数光年以内的星体陪它毁灭，这种现象被科学家们称为星震，是中子星的一次“脱壳运动”，它有些像“地震”却又与其存在差别，它所产生的巨大能量脉冲能在短时间内直接将恒星撕裂，这也会让恒星像闹钟般开始“振动”。你能说这是中子星外壳的撕裂现象。宇宙中，很多恒星都会出现震动，例如，太阳，在太阳表面，一些振幅最强的现象，它们的周期普遍为5分钟，这就是著名的“五分钟震荡”。天文学家利用这一点，可以了解太阳的内部等信息。显然，一场星震，会让科学家们感到兴奋。而发生在中子星身上的星震，其威力你一定无法想象，因为中子星的密度非常高，这差不多是一个将50万倍地球质量压缩在直径约为20公里的球体上。在中子星中，存在一种异类，它叫做叫磁星，它因拥有强大的磁场而得名，星震经常会在这种星体上出现。这就是可怕的星震，它能引发伽马射线袭击宇宙，它能够摧毁地球吗？

2009年，雨燕伽马射线探测器，目睹了距离地球约有15000光年左右的中子星，它叫做SGR J1550-5418，它正在见证中子星震，它释放的能量，竟然在宇宙中形成一个逐渐扩大的光环，中子星也开始震动，相比1960年智利发生的9.5级地震，这场中子星星震近乎是23级地震。它究竟有多特殊？

通常来说，超新星爆炸后所剩下的恒星核，大多会变为中子星，这并非是说所有的中子星都会成为磁星，它们变成磁星的概率仅为10%，磁星不同于一般的中子星和脉冲星，例如，科学家经研究发现，磁星的磁场强度大约是一般中子星的1000倍，2004年12月，一颗被称为SGR1806-20的中子星，也发生了“大地震”。它是一颗巨型恒星，在其生命结束时的剩余物，它们密度极高，其拥有极其强大的引力。尽管此时的它看上去很小，但它的确能容纳一个中等大小的城市，而且一茶匙的中子星物质，其质量就已超过10亿吨。SGR1806-20上的星震十分壮观，虽说它释放出来的能量，持续了1/10秒，但这个过程仍然超过了太阳在15万年里释出的能量，有人计算出，此次“星震”的能量能说是21级地震的威力，地震究竟有多可怕？

人类记录的最大地震，就是1960年5月21日发生的智利地震，这场地震唤醒了6座死火山，它们开始重新喷发，3座新火山也在这场灾难中生成。当年，地震能量以每小时600-700公里的速度穿过太平洋，从而引发了20世纪最大海啸，海啸冲向日本和菲律宾东部沿海地区的建筑，使得15万人无家可归。10级地震的威力，到目前为止，恐怕只有让恐龙灭绝的那颗陨石，能与其相媲美，显然，地震灾害的威力不可小视，如果说地球上发生了大规模的12级地震，届时地球的地壳也将因此变样，那时候你可能会看到，这里完全是海洋的天下。或者说，现在陆地上的所有生物，都将沉入海底，更糟糕的是，海洋底部可能也发生了凹陷，而15级地震就可以毁灭地球！显然，地球根本无法承受中子星震的威力，幸好，在地球的附近，这里并不存在磁星。

已知的最强“星震”有多可怕?相当于多少级地震?

地震是我们人类都知道的一种自然现象，这种现象并不是地球特有的，从理论上来讲，只要是有固态外壳的星球都可能会发生“地震”，为了方便区分，我们可以将其称为“星震”。不同的星球，“星震”的强度也不一样，那么已知的最强“星震”有多可怕呢？

2004年12月27日，地球的外层大气忽然遭到了一股伽马射线和X射线的轰击，大气分子也因此而电离发光，与此同时，有不少围绕着地球运行的人造卫星也受到了影响。

经过科学家的确认，此次事件的“肇事者”是一颗名为“SGR1806-20”的中子星，它在天空中位于人马座方向，与我们的距离大约有5万光年。进一步研究表明，这是一次“星震”现象，其持续时间只有0.1秒。

虽然持续时间很短，但其释放的能量却相当惊人，即使在传播了5万光年的距离之后，其在伽马射线波段的亮度都可以超过满月。科学家根据观测数据计算出，此次“星震”释放出的能量约为1.8 x 10^39焦耳，这是什么概念呢？

根据测算，太阳每秒钟释放的能量为3.8 x 10^26焦耳，简单计算就可以得出，此次“星震”在0.1秒内释放的能量，大约相当于太阳在15万年时间里释放的总能量。那如果用地震的等级来衡量的话，这相当于多少级地震呢？

地震级数标准的计算公式为“E=10^4.8 10^(1.5M)”，其中E为地震释放的能量，M为地震的级数，据此我们可以得出，此次“星震”释放的能量大约相当于21级地震。

需要注意的是，地球是以引力凝聚成的天体，其引力结合能大约为2.25 x 10^32焦耳，如果地球承受的能量超过了这个值，地球就会分崩离析，而1.8 x 10^39焦耳已经是地球引力结合能的800万倍了，因此可以说，地球根本无法承受这么高的能量。

实际上，如果此次“星震”发生在距离地球10光年的范围内，其释放出的伽马射线和X射线就能够让地球上寸草不生。

“SGR1806-20”的这次“星震”就是已知的最强“星震”，通过以上的描述，相信大家也清楚地知道了它的威力有多可怕。那么这种程度“星震”是怎么产生的呢？我们接着看。

宇宙中的恒星在其核心的“燃料”耗尽之后会发生引力坍塌，如果恒星的质量足够大，就会发生威力巨大的超新星爆发，在此之后，其核心就可能会演化成一颗中子星。

在演化过程中，如果中子星的“前身”自转周期小于10毫秒左右，并且其内核物质存在足够强的对流，就可能会演化成一种特殊的中子星——磁场异常强大的磁星。

科学家估计，宇宙中平均每十颗中子星中就存在一颗磁星，其自身的磁场强度可以高达1000万亿高斯，相对而言，我们地球核心的磁场强度只有大约25高斯。

磁星并不是完全由中子构成，它们的外壳是由重元素（主要是铁）组成的固态晶格以及大量的自由电子构成，因此会受到磁场的作用。

随着磁星磁场的变化，磁场作用在其外壳的“压力”也在不断地增加，当其超过外壳所能承受的极限时，磁星的外壳就会被扭转撕裂，并释放出强大的能量，于是“星震”就发生了。

中子星是已知宇宙中密度仅次于黑洞的致密天体，其密度通常都在每立方厘米1亿吨以上，而质量较大的中子星，密度更是可以高达每立方厘米10亿吨，假如把地球压缩成一颗中子星，那么地球的半径将只有11米。据此我们不难想象，如此致密的天体发生的“星震”，其威力会有多可怕。

幸运的是，在我们地球附近并不存在磁星，观测数据显示，在所有已知的磁星中，距离我们最近的是“SGR 0418+5729”，而这颗磁星与我们的距离约为6500光年，不会对地球形成威胁，因此我们也不必为此担心。

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