中子星的演化

按照天文学方面的资料，银河星系像一个中心鼓起的圆盘，直径达几万至几十万光年。银河星系中心为巨大的，由暗物质构成的，具有紧密结构的超重的中子星。发光的恒星围绕着银核（中子星）旋转。银河星系中心的中子星的原始质量为银河星系的质量总和。银河星系的恒星都来源于中子星。太阳是银河本星系的一颗恒星。银河星系中心的中子星形成于大约100亿年前。人的生命非常短暂，想要知道银河星系的演化发展过程，几乎是不可能的。但是现在人们可以应用天文射电望远镜观测到150亿光年距离内的处于演化发展不同阶段的河外星系。德国大哲学家康德（I.Kant）在其名著《宇宙发展史概论》中指出银河系不是唯一的，宇宙中还有无数个像银河系一样的天体系统。康德最早提出河外星系的概念已经180多年。直到20世纪40年代德国天文学家巴德（W.Baade）从仙女座星云的核心分解出恒星，才进一步证实它是与我们银河本星系一样的恒星系统。许多河外星系的核心为暗物质（中子星）。但是有不少河外星系的核心为变星。实际上变星是处于不同发展阶段的中子星。现在已经观测到的变星达2.8万颗。

关于变星在我国古代文献中多有记载，其中以1054年金牛座出现的变星爆炸形成的蟹状星云最为壮观。到1700年共记录了约80多次变星爆炸。

变星的特征表现包括亮度和表面温度的脉动变化、脉冲喷射、射电大爆炸。通过对中子的物理实验和变星的观测的综合分析，进行合理的、科学的逻辑推理，总结出中子星的运动形式，确定了中子星的演化规律。

初始中子星是不发光的暗星。变星是由中子星演化而来的。中子星的演化大体上可分为三个阶段。三个阶段出现的变星分别为：脉动变星、脉冲变星和射电爆炸变星。

第一阶段为脉动演变阶段。中子星形成后，由于它的质量和密度极大，其内部具有巨大的静压力。中子星内部的中子在巨大的静压力下，结构发生变化，衰变为一个带正电的质子和一个带负电的电子，释放出一个中微子和核能。衰变出的质子与一个中子结合成原子核，外部围绕着一个电子，构成一个基原子。在中子星内部不断地出现基原子。在中子星内压力作用下，基原子扩大为原子星胎，原子星胎不断地变大。中子星内部积累着大量的热能和具有相当大的压强，使中子星相应的部位表层体积膨胀，温度升高。中子星由一个不发光的暗星变成一个局部膨胀发亮的星体。由于中子星不停地旋转，在地球上观测到的便是具周期性亮度变化的脉动变星。这一阶段的变星亦可称之为孕育恒星阶段的中子星。

第二阶段为脉冲喷射阶段。中子星内部的原子星胎释放出的能量所形成的压强在逐渐接近中子星内部的静压力。在中子星强大的静压力下，原子星胎的原子核剧烈压缩。按照角动量守恒定律，旋转体的半径越小，旋转速度越快，磁场越强。原子核外部的电子急剧旋转，促使中子星旋转速度加快。当核能产生的压强超过中子星内压力，中子星表面急剧膨胀、破裂，喷射出一个或多个原子星云团。后来原子星云团演化为原子型星体，围绕银河系中心旋转成为为恒星。

一个巨大的中子星可以膨胀收缩约5000—10 000次，喷射出几十万个原子星云团。中子星喷射原子星云团时亮度极大，将内部获得的能量释放出来。每当脉冲变星爆炸后收缩时，亮度减小，恢复成原来的状态。这样造成了中子星的脉动奇特的景象。喷射原子星云时的中子星称之为脉冲喷射变星。

当中子星母体发生大爆炸喷射出原子星云时，在其附近会出现从中子星表部脱落的碎片。这些碎片被称为白矮星。

第三阶段为射电大爆炸阶段。这时的中子星已接近演化的末期。中子星喷射出的原子星云团已达到极限。中子星孕育着最后一批原子星胎。这批原子星胎临近喷射时，中子星旋转速度最快。喷射原子星云团时，亮度最大，发出的脉冲电波最强，爆炸力最大。中子星达到毁灭性粉碎。此后，这些粉碎的物质还可能再聚集成再生的中子星。