人體、城市、脈衝星,旋轉多快會散架?
你能想象北京、成都主城區,以每秒鐘174圈的速度高速旋轉嗎?這就是地球附近一顆脈衝星的遭遇,科學家們最近通過國際空間站X射線望遠鏡的觀測數據,利用超級計算機精確計算了它的尺寸,結果發現,這顆質量比太陽還大1.44倍的恆星殘骸,直徑只有可憐巴巴的11.4公里,比北京、成都三環路之內的區域還小。
這顆脈衝星名叫PSR J0437-4725,位於繪架座,是已知最近最亮的脈衝星,也是太陽系外已知定位最精確的天體,距地球約509.8光年。有趣的是,這顆脈衝星還有一顆白矮星伴星,質量約爲太陽的0.25倍,軌道週期是5.75天,這意味着兩者之間的距離僅爲1100萬公里左右,比水星和太陽之間的距離還近得多,真不知它們之間有着怎樣暴力的活動!
這顆脈衝星每秒轉174圈,意味着轉一圈只需5.75毫秒,也就是說你眨巴一下眼睛的時間(0.2秒-0.4秒),它就要轉35圈到70圈,如果北京、成都的主城區以這樣的速度旋轉,不但人們早就被甩出地球了,連地球都要被甩散架,爲什麼脈衝星不散架呢?
原來脈衝星就是高速旋轉的中子星,是恆星燃燒進入生命末期,坍縮後形成的緻密天體。由於恆星大多是旋轉的,當它們突然收縮後,旋轉速度就會急劇增加,就像冰上芭蕾舞演員,張開雙臂旋轉,然後把手臂收攏會轉得越來越快一樣。
一顆比太陽還重還大的恆星,突然縮小成只有11.4公里,你就可想而知它的旋轉速度會增加多少了。由於電子、質子都被壓縮進原子核內形成中子,所以密度變得極其巨大,一勺就相當於珠穆朗瑪峯的重量了,這就讓脈衝星的引力變得極其巨大,所以不會有某個部分因超高速旋轉而被甩出去。
但脈衝星的旋轉速度也不能超過1500轉,否則就可能被甩分裂,目前觀察到最快的脈衝星是PSRJ1748-2446a,每秒716轉。事實上脈衝星旋轉會輻射引力波,旋轉越快,輻射越厲害,會擬製它轉速的進一步提高,目前認爲脈衝星的轉速可能不會超過每秒1000轉。
那麼讓一個人旋轉多快,會把他的手給甩出去呢?我估算了一下,如果一個人肌肉皮膚不分裂能承受的最大向心加速度是100個G的話,那麼即使把他的手綁在身體兩側,在轉速達到每秒10圈的情況下,就有可能把手給甩掉。如果不固定的話,可能只需每秒幾圈就飛走了。
比起脈衝星,簡直是弱爆了!