预言与发现
1932年詹姆斯·查德威克发现中子，仅两年后的1934年，沃尔特·巴德和弗里茨·兹威基就大胆提出，超新星是普通恒星转变为由中子构成的星体的过程。1939年，奥本海默和沃尔科夫计算出其质量上限，但近30年都没有观测证据。1967年，剑桥大学研究生乔瑟琳·贝尔·伯内尔在射电望远镜记录中发现一个每1.337秒规律闪烁的信号。它起初被戏称为“LGM-1”（小绿人），实际上是一颗高速自转、像灯塔一样扫射射电波束的中子星，即脉冲星。1974年诺贝尔物理学奖只授予了她的导师安东尼·休伊什，引发至今未息的争议；2018年，贝尔·伯内尔将300万美元“科学突破奖”奖金全部捐给少数群体物理学生奖学金。
极端天体
中子星把约1.4倍太阳质量压缩进直径约20公里的球体，一块方糖大小的物质重达数亿吨。其表面引力约为地球的1000亿倍，转得最快的每秒超过700圈。磁场特别强的“磁星”可达地球磁场的千万亿倍。质量超过约2至3倍太阳质量时，连中子压力也抵挡不住引力，一般认为会塌缩成黑洞。1974年拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒发现的双脉冲星，其轨道逐渐缩小，间接证明了引力波的存在，二人获得1993年诺贝尔奖。
| 天体 | 大致尺寸 | 特点 |
|---|---|---|
| 白矮星 | 约地球大小 | 类太阳恒星的归宿，靠电子简并压支撑 |
| 中子星 | 直径约20公里 | 大质量恒星的归宿，靠中子简并压支撑 |
| 黑洞 | 视界与质量成正比 | 连光也无法逃逸 |
金从哪里来
2017年8月17日，美国LIGO和欧洲Virgo探测到约1.3亿光年外两颗中子星并合发出的引力波GW170817；1.7秒后出现伽马射线暴，随后全球约70台望远镜观测到“千新星”的光。其光谱显示大量金、铂等重元素正在生成，支持了宇宙中相当一部分黄金来自中子星并合的观点。光与引力波几乎同时到达，也证实了广义相对论关于引力以光速传播的预言。
常见问题
- 一勺中子星物质有多重？
- 一茶匙约重10亿吨，堪比珠穆朗玛峰。当然，如果带到地球上，压力消失后它会剧烈膨胀。
- 太阳将来会变成中子星吗？
- 不会。太阳质量不够，会先变成红巨星，再变成白矮星。大约8倍太阳质量以上的恒星才会在超新星爆发后留下中子星或黑洞。
来源核查日期：2026-10-26
参考文献
- Baade, W., & Zwicky, F. (1934). On super-novae. Proceedings of the National Academy of Sciences, 20(5), 254–259.
- Hewish, A., Bell, S. J., Pilkington, J. D. H., Scott, P. F., & Collins, R. A. (1968). Observation of a rapidly pulsating radio source. Nature, 217, 709–713.
- Abbott, B. P., et al. (LIGO & Virgo) (2017). GW170817: Observation of gravitational waves from a binary neutron star inspiral. Physical Review Letters, 119, 161101.