回顾：密度最大的物质能大到什么程度？每立方厘米重达20亿吨

我们生活在一个多姿多彩的物质世界中，而人类能够通过自己的聪明才智将物质加工成为我们可以使用的物品，再通过这些物品去改造我们所在的现实世界，让我们的生活变得更加舒适。

在远古时代，人们使用的是石头、木材等随处可见的材料，而等到人们的生产力进一步发展之后，就开始开采地下的金属了，因为发现金属不仅强度更高，还能够通过高温的方式融化、塑形，并且将各种金属混合在一起，得到强度、韧性都更加优秀的器具。直到现在，金属都是我们最常用的材料之一，为人类的发展起到了重要的作用。

金属普遍有一个特点，那就是密度比起其他的常见材料来说更大。密度带来的最直接不同，就是相同体积下的质量不同。金属的种类不同，其密度也有巨大差别，比如我们经常用来制造负重、铅球的金属铅，就是一种密度很大的金属。

但铅并不是密度最大的金属，目前人类在地球上发现的，密度最大的金属是锇，每立方厘米的质量大约是22.59克。但实际上地球上不少金属都是初生阶段经由陨石和小行星带来的，太空中的物质明显更加丰富。

密度最大的物质

或许我们已经觉得金属的密度已经足够大了，但是和宇宙中的某一种物质比起来那简直是小巫见大巫。我们的地球处在一个银河系的角落，围绕着恒星太阳转动，这颗恒星对于我们来说有着无可替代的作用，但是实际上却只是恒星中的“小个子”，密度也不算大。

真正的大密度天体是中子星，这种物质的密度是多少呢？我们使用地球上的“克”作为单位已经无法衡量，真正属于它的单位应该是“亿吨”。天体的重量达到亿吨很常见，但你见过仅仅一立方厘米就达到亿吨之重的物质吗？中子星的密度最高就可以达到每立方厘米20亿吨。

或许有人对于这个重量难以想象，我们就拿地球上常见的物质水来说，一立方米的水的重量大约是一吨，20亿吨就是20亿立方米的水，大约是2立方千米。假设一个箱子是2立方千米大，那么其中可以容纳160亿人。

然而就是这样一个对于水来说无比夸张的单位质量，却可以“浓缩”在一立方厘米之中，这就是中子星。既然中子星的密度这么大，是不是说明宇宙中其他的星体密度也很大呢？其实我们在研究之后会发现，并不是这样，中子星属于一个“例外”。

其他天体的密度

就拿我们最为熟悉的地球来说，它主要是由岩石构成，其密度大概比水更大一点，不过也没有本质上的区别，大约每立方厘米5.5克左右。太阳是我们的恒星，主要由氢原子和氦原子构成，其密度大约是每平方厘米1.409克，而之所以太阳的质量比地球大那么多，主要是因为它的体积太大了，因此总质量也达到了地球的33万倍。

恒星大多是气体构成，因为这样才能够让它们持续进行核聚变反应，释放出光和热。但是，当恒星经过了主序星阶段之后，密度会再一次发生变化。宇宙中的一些年老恒星看起来体积不大，但质量十分惊人，比如我们发现的R136a1星，就是太阳质量的两百多倍。

究其原因，是因为恒星在到达了一定的年龄之后，会因为物质能量的消耗而出现引力坍缩，这时候的密度会大幅增长，所以看起来小，实际质量却大。根据能量守恒定律，恒星本身的质量并不会产生改变，但是密度却会随着状态不同而改变。

因此我们可以这样说，这些密度远远大于太阳的天体，很有可能在某个阶段的体积也要远远大于太阳。那么，在上文中我们提到的密度最大的天体，每立方厘米重达20亿吨的中子星，其“前世今生”又是怎样？

中子星是怎么产生的？

就像是人会经历童年、青年、中年、老年一样，恒星也并非是一种永恒不变的天体，它们也会在不同的“年龄”中呈现出不同的状态，对于外界的影响也各有不同。就拿我们的恒星太阳来说，现在的太阳已经50亿岁了，它作为主序星的寿命已经过去了大约一半。

在50亿年之后，太阳中的氢会燃烧殆尽，而它的体积将会持续扩大，变成一颗炽热的“红巨星”。等到那个时候，太阳系的很多行星都会被变大的太阳所吞噬，其中也包括我们的地球。在扩大之后，恒星会持续燃烧，直到又一次的燃料用尽，那么它们就会开始坍缩，变成一颗密度更大、体积更小的天体。

坍缩之后，由于星球内部能量的高度集中，它们最终会产生超新星爆发，大量的物质将会以极快的速度被抛出，在经过一段时间之后只剩下了其中的“内核”，而这个内核将根据恒星本身的大小转变为不同的星体，其中的一种可能性就是变成中子星。

要最终形成中子星，这颗原本的恒星的大小不会超过太阳20倍，否则就会变成另外一种完全不同的宇宙物质——黑洞。下面，我们就来介绍一下中子星的特点和它的发现历史吧。

中子星的发现

在天文学分类上，中子星介于白矮星和黑洞之间，在上世纪60年代才被人们所认知。其实早在上世纪30年代，中子星可能存在的假想就被科学家提出来了，但这终究是一种假想，人们并没有真的发现它。

中子星最终也不是被人“看到”的，因为它的密度非常大，所以体积也相对较小，大约十公里直径的中子星就和太阳的质量相当，如果体积大到了一定程度，那么就会成为黑洞了。中子星中的一部分会变成“脉冲星”，它会持续向着宇宙发射出强烈脉冲波，这样的信号在60年代被人捕捉到，人们这才证实它的存在。

中子星并不是永恒的。它在运动的过程中依然在不停地释放能量，所以我们才能够接收到它发射的脉冲波。因为中子星并不是每一处都有脉冲，因此我们接收到的信号并不连续，而是随着中子星的转动而改变。

和恒星不同，中子星的表面不是液态或者气态，而是一个固态外壳，一般是铁等金属构成，而在内部是液态的中子流体。中子星的能量辐射极为惊人，只需要一秒钟释放的能量，就可以让整个地球上的人类使用数十亿年，足以见得总量之大。

在中子星释放完自己的能量之后，它会变成另一种星体，黑矮星。理论上来说，黑矮星是一种恒星燃烧殆尽之后的残骸，它完全不发光，也不像黑洞那样会“吸收”周围的一切，因为它已经不会再向外释放出能量，处于一种完全“冷却”的状态。

遗憾的是，这种外星体目前只存在于理论当中，因为根据科学家们的推测，黑矮星大约需要恒星经过200万亿年才会完成“蜕变”，但是我们的宇宙仅仅只有137亿岁而已，离形成黑矮星的时间还十分久远。

我们对于中子星的观测

我们对于中子星的认识还非常有限，由于中子星自身的体积很小，所以我们基本无法从视觉上对其进行观测，唯一的方法就是研究其释放的电磁信号，这就要使用到一种特别的“望远镜”，那就是射电望远镜。

射电望远镜看起来就像是一个巨大的“雷达”，它能够精确地捕捉来自外太空的各种能量，让人们能够从另一个角度“看到”浩瀚的宇宙，对中子星等特殊的天体进行分析。

我国也十分重视对于中子星，尤其是脉冲星的研究，目前已经建成了世界上最大的射电望远镜，它的全称是500米口径球面射电望远镜，也被形象地称之为“中国天眼”。

自投入使用以来，“中国天眼”已经发现了370多颗新的脉冲星，并且还对快速射电暴等奇特的天文现象进行了捕捉和分析。而且这还不是我国对天体进行观测的终点，我国在未来还会修建更多的“天眼”，争取对脉冲星进行更多的研究。

结语

近年来，科学家们对于宇宙又有了更深的认识，提出在中子星和黑洞之间还有一种能量更强的星体——夸克星。不过就像是曾经的中子星一样，夸克星的存在也处在假说的阶段，没有真正被人类所发现。

在这样的前提下，我们只有不断地发展自己的科技，才有机会在未来发现更多的天体，去证实或者推翻那些猜想。不管是肯定还是否定的答案，对于我们来说都意义非凡，能够让科学技术持续进步。

我们对于宇宙的了解还非常有限，毕竟人类只是茫茫宇宙中比尘埃还要微小的生物，不管是生命的长度还是能力都微不足道。但就是这样的人类，也一直在不断前进，用我们有限的生命和能力去探索无穷的宇宙。

相信在未来，我们能够进一步弄清楚恒星的“前世今生”，让我们对于未来可能遭遇的一切有充分心理准备，不至于在危机到来的时候手足无措。人类文明发展到今天并不容易，我们自然还是希望种族能够一直延续下去，创造更加辉煌的未来。