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环球科学

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天文学家发现宇宙中最大的钻石  

2014-07-02 15:14:52|  分类: 每日科学新闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文来自“科学美国人”中文版《环球科学》http://www.huanqiukexue.com/html/newqqkj/newtw/2014/0701/24555.html

库利南钻石(Cullinan diamond)是迄今地球上发现的最大的一颗钻石,在被切割前,重达3106克拉(约621克)。

  

 

而在上星期公布的最新发现——宇宙最大“钻石”,却还未被命名,而且永远不可能被人类切割。这颗钻石距离地球约900光年,重量约百万亿亿亿千克(1后面30个零),与太阳质量接近。这并非偶然:它就是一颗类似太阳的恒星塌缩形成的。

 

没有人真正见过这颗巨型钻石,甚至使用望远镜也未亲眼目睹过。David Kaplan是威斯康星大学密尔沃基分校(University of Wisconsin-Milwaukee)的一名天体物理学家,同时也是该项研究的第一作者。研究发表于本周的《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal)。他告诉我,由于这颗白矮星不可见,因此我们只能依靠间接证据来推测它的存在。

 

Kaplan解释道,证明这颗钻石存在的第一个证据是一颗中子星。这颗中子星的前身恒星燃烧殆尽后爆炸坍塌,形成了这颗像曼哈顿那么大的一颗中子星。中子星密度很大,一勺中子星物质的质量可以重达1000万吨,而且它的旋转速度极快,它上面的一天只有千分之一秒。

 

中子星每旋转一周,就会发出一个射电辐射脉冲,而天文学家可以通过射电望远镜检测到这种电波,因此这种中子星又称为脉冲星。第一颗脉冲星于1968年发现,随后又发现了数百颗脉冲星。一颗正常脉冲星发射的电波非常有规律,起初天文学家误以为那是外星人的电波信号;在他们弄清真相之前,科学家一度将它命名为“小绿人”。

 

而这颗编号为PSR J2222-0137的脉冲星发射的电波并不完全规律;但它的脉冲周期却在规律地增加和减小。Kaplan和他的同事因此推断出,有某个物体正围绕这颗中子星运动,而来自这一物体的引力正在将这颗PSR J2222-0137脉冲星周期性地拉近、拉远离地球。由此产生的多普勒效应造成了脉冲星的信号周期的变化。

 

通过精细第测量脉冲的到达时间的变化,天文学家们可以计算出这个不可见的物体究竟有多重(结果证明,其重量比太阳大5%)。如果这个物体是一颗恒星,那么它应该可以被直接观测到。它也有可能是第二个中子星,但在这种情况下,它的前身恒星爆炸时,应该将中子星“踢”入一条更加椭圆的轨道中才对。“我们能够证明它的运动轨道很圆,所以它不可能是颗中子星,”Kaplan是这样告诉我的。

 

他们总结道,唯一合理的答案就是这一不可见物体是颗白矮星。像中子星一样,白矮星是一颗普通恒星的残骸,但质量还没有大到足够其爆炸。它只是恒星外壳脱落,然后萎缩——这就是太阳50亿年后的情形。按此推算,这颗恒星应该死于110亿年前,即宇宙诞生后不到30亿年。

 

然而,在900光年的距离上,即使是暗淡的白矮星,天文学家也应该能够观测到才对。而事实是这颗白矮星仍旧没有现身,Kaplan因此推断这颗白矮星的温度极低——最多不会超过两千度,而太阳的温度高达六千度。“大多数白矮星都由碳氧两种元素组成,”Kaplan说,鉴于白矮星的密度,这些物质在两千度的环境下应该会结晶。碳晶体的另一个名字叫做“钻石。”在同样条件下,氧也会结晶,所以这颗钻石的纯度可能会打折扣。不过鉴于我们在谈论的钻石有太阳那么大,这点折扣也就不足挂齿了。

 

Kaplan和他的团队至今没有放弃努力,希望亲眼目睹这颗还未命名的天体。“我们打算试试用哈勃太空望远镜来观测,”他说道。如果观测成功,那么我们就可以知道这一天体的结构和精确的化学成分。如果他们运气不佳,也可能依旧看不到。“这种白矮星大概极为罕见,”Kaplan说。“或许除此以外,还有其他的存在,但它们离我们实在太远了,无法看到。”(作者:迈克尔.莱蒙尼克   翻译:易小又   审校:黄安娜  易逸度)

 

原文链接:

http://www.newyorker.com/online/blogs/elements/2014/06/the-biggest-diamond-in-the-universe-has-been-found.html

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