中子星的密度比白矮星高多少倍?

太阳以后会变成白矮星,而8倍太阳质量的恒星则可能变成中子星,在很多人的印象中,白矮星和中子星都属于密度极大的天体,似乎这两者能够相提并论。但是如果我们稍微了解下就会发现,和中子星相比,白矮星的密度其实并没有想象中的大。

白矮星主要由简并电子支撑,避免了进一步的引力塌缩。它们通常由碳和氧组成,其平均密度约为 106 克/立方厘米(也就是每立方厘米大约一吨的质量)。但在白矮星的核心区域,密度可以更高,达到 109 克/立方厘米。

白矮星和地球差不多大,而中子星却只有直径20公里左右,但是中子星的质量比白矮星更大,可见它们的密度肯定也是差别巨大
白矮星和地球差不多大,而中子星却只有直径20公里左右,但是中子星的质量比白矮星更大,可见它们的密度肯定也是差别巨大

中子星则更加极端,它们由简并中子支撑,以防止塌缩成黑洞。中子星的平均密度大约在 1014 到 1015克/立方厘米,相当于将地球上的一座大山压缩到一个小小的骰子体积内。

因此,中子星的密度大约是白矮星密度的 105到 106 倍(10万~100万倍)。这种极端的密度使得中子星成为宇宙中最密集的已知天体之一(黑洞除外,因为黑洞的密度理论上是无限的)。

这种巨大的密度差异反映了两种天体内部物质状态的不同:中子星内的物质处于中子简并状态,而白矮星内的物质则处于电子简并状态。简并态是指在极高的密度下,粒子间的量子力学效应占据了主导地位,从而提供了足够的压力来抵抗引力的压缩。

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