中子星最终将会变成什么?

中子星作为宇宙中仅次于黑洞的密度第二大的天体,充满了神秘感。但是我们对于中子星的一些演化路线似乎研究得不够深入,比如中子星最终将会演化成什么样这个问题,百度百科上解释的是,中子星最终会演化成黑矮星

但是黑矮星一般指的是白矮星演化的最终形态,所以这种解释并不准确。只是浩瀚科普查阅了很多材料,暂时好像还没有发现中子星最终演化的天体名称。今天我们就来探讨下中子星最终会变成什么。

中子星中的脉冲星一秒可以转几百圈,磁星的磁场强度比地球强一万亿倍,但是这些爆表的指标都代表着中子星时刻都在辐射出自身的能量,而中子星本身已经不产生热量,所以随着时间的推移,中子星的能量会越来越少。
中子星中的脉冲星一秒可以转几百圈,磁星的磁场强度比地球强一万亿倍,但是这些爆表的指标都代表着中子星时刻都在辐射出自身的能量,而中子星本身已经不产生热量,所以随着时间的推移,中子星的能量会越来越少。

首先,我们需要排除一些可能性,比如中子星和其他中子星合并,形成黑洞,或者是中子星和其他恒星合并发生超新星爆发,甚至是中子星和黑洞合并,这类的可能性组合实在是太多,各种中子星的结局也都很不一样。

我们现在假设的中子星是一颗孤独的中子星,并且周围没有其他天体,也没有可以增加它质量的气体尘埃等物质。

这样的一颗孤独的中子星最终会怎样演化呢?

中子星的冷却可以分为两个阶段:早期的快速中微子冷却阶段中后期的发射光子冷却期。其中中微子冷却阶段就是中子星刚诞生的那几年。

中子星刚诞生的时候,中微子会被困在不透明的中子星核心中,但是它们会在几秒钟内就扩散出去,留下的能量能够将中子星内部物质加热到超过5000亿摄氏度。在接下来的100万年历,中子星都将通过释放更多的中微子来冷却自身。

这个过程就被叫做URCA过程,指的是中子星内部通过中子和质子之间的相互来回转化从而辐射出大量的中微子和反中微子,从而释放能量使得中子星快速冷却。这个冷却速度有多快呢,大约只需要一天的时间,中子星的温度就能够降低100倍。随着中子星内部温度的降低,中微子的产生速度也会大大降低,大约会下降10^16倍,URCA过程将会慢慢停止。

以上这个过程就是中子星早期通过中微子来释放出巨量的能量,接下来就是光子冷却期了。

中子星光子冷却期可以持续很长时间,一直到最后中子星温度和宇宙微波背景差不多,几乎无法被探测到
中子星光子冷却期可以持续很长时间,一直到最后中子星温度和宇宙微波背景差不多,几乎无法被探测到

和通过核心释放中微子散热的方式不同,光子冷却期的中子星是通过表面发射光子的方式来冷却的,但是这个效率相对是比较慢的,一般经过1~10万年,中子星表面温度会被冷却到100万摄氏度

实际上我们目前观测到大部分中子星都位于这一阶段,中子星表现出来的高转速和强磁场,都是能量释放的表现,随着时间的推移,这些能量的释放加上光子辐射散热还会进一步降低中子星温度。一般来说,中子星的年龄翻两番,则它的温度就会降低一半,这样只需要大约10亿年的时间,中子星的温度将会冷却到太阳表面温度。

接下来的中子星就如同黑矮星一样,还会继续缓慢的降低自己的温度和转速,可能最终中子星也不再辐射热量,变成了一颗黑中子星

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