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将可观测宇宙压缩成中子星会有多大?和太阳系相比,到底谁大?

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发表于 2019-9-5 16:59:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
当我们在晴朗的夜晚里仰望星空时,通常都会被天空中密密麻麻的星星吸引,这会给我们造成一种感觉,那就是宇宙是充实的,在宇宙空间中布满了各式各样的天体。
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然而事实却并不是这样,因为不管是从宏观角度,还是从微观的角度来看,我们所处的宇宙,都是一个不折不扣的“超级虚胖子”。

在我们的印象中,八大行星围绕着太阳有条不紊的运行,形成了一个熙熙攘攘的太阳系。但实际情况却是,这些行星非常稀疏地分布在一个半径大约为45亿公里的圆形区域,彼此之间相隔甚远。
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假如将八大行星紧紧地挨在一起,仅仅是地球和月亮之间的距离(约38万公里),就可以将它们全部装下。需要指出的是,这样的物质密度在宇宙空间中已经算很高了,实际上,宇宙的密度比这要低很多,相关数据显示,宇宙的平均密度仅为(10^-29)克/立方厘米。

再来看微观世界,如果把一个原子比作一座50层的高楼大厦,那么这个原子内的原子核大约只有一个乒乓球那么大,而电子则只是这座高楼里漂浮的几粒尘埃,除此之外,整个原子空间里几乎什么都没有。
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宇宙是如此的空旷,不免令人吃惊,同时也让人好奇,如果将宇宙中的所有原子核以及电子,全部都紧紧地挨在一起,形成一个不留空隙的物体,那么这个物体会有多大?

事实上,宇宙中确实存在着这种致密天体。在大质量恒星生命的末期,它们会因为失去核心的能量而坍塌,并发生威力巨大的超新星爆发,这时巨大的力量会将恒星核心中的电子压进了原子核,并与原子核内的质子中和形成了中子。
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这些中子与原子核内之前的中子一起,被压缩得紧紧地挨在一起,就形成了一种被称之为“中子星”的天体。

考虑到宇宙的无限性,这里我们的讨论只能在限制在可观测宇宙的范围。又因为我们对暗能量、暗物质几乎一无所知,所以它们也不在我们今天的讨论范围内。

因此,我们可以将这个问题准确地定义为:如果将整个可观测宇宙压缩成一颗中子星,那这颗中子星有多大?
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这个问题就比较简单了,我们只需要知道整个可观测宇宙的质量,以及中子星的密度,就可以得出答案。

已知中子星的密度约为 (10^14)克/立方厘米,而关于可观测宇宙的质量,目前科学界还没有统一的数据,这里以“WolframAlpha”(一个计算知识引擎)提供的数据为参考,即可观测宇宙的质量为(3.4 x 10^57)克。

根据体积公式“体积等于质量除以密度”,通过简单的计算,我们就可以得出,这颗“超级中子星”的体积为 3.4 x 10^43 立方厘米,即3400亿亿亿亿亿立方厘米。看起来这个数字很大,但实际换算一下,它只不过是一个半径约为200亿公里的球体而已。
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我们拿它与太阳系相比,看看到底谁大。广义太阳系的半径大约为1光年,而1光年的距离约为94605亿公里,也就是说,这颗由整个可观测宇宙压缩成的“超级中子星”,其体积远远不如我们太阳系大。

是的,我们所处的宇宙就是这么空旷,平均算下来,每立方米的宇宙空间,就只有几个氢原子。

好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`

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