中子星自轉(zhuǎn)角速度怎么估算?《張朝陽(yáng)的物理課》介紹中子星的脈沖起源
鞭牛士報(bào)道 開普勒第二定律是角動(dòng)量守恒的結(jié)果?中子星的自轉(zhuǎn)角速度怎么估算?4月17日12時(shí),《張朝陽(yáng)的物理課》第四十六期開播,搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼CEO張朝陽(yáng)坐鎮(zhèn)搜狐視頻直播間,帶著網(wǎng)友們復(fù)習(xí)了上一次直播課所介紹的角動(dòng)量知識(shí),并借助角動(dòng)量守恒定律證明了開普勒第二定律,然后回到本次課程的最初目的,即科普中子星是怎么形成的,最終利用所介紹的角動(dòng)量知識(shí)估算了中子星的旋轉(zhuǎn)速度。
直播開始,張朝陽(yáng)先帶著網(wǎng)友們復(fù)習(xí)質(zhì)點(diǎn)系的角動(dòng)量定理,說明了角動(dòng)量守恒成立的條件,然后將這些知識(shí)應(yīng)用到行星繞恒星的運(yùn)動(dòng)上,推導(dǎo)了描述行星角動(dòng)量守恒的表達(dá)式,生動(dòng)明了地解釋了它和開普勒第二定律的關(guān)系:開普勒第二定律是角動(dòng)量守恒的直接推論。
緊接著,張朝陽(yáng)介紹了中子星的形成過程。中子星是在恒星的生命末期、經(jīng)超新星爆發(fā)后形成的。恒星的質(zhì)量越大,其壽命越短。當(dāng)恒星質(zhì)量達(dá)到一定程度后,在其生命末期會(huì)發(fā)生爆炸,余下的部分根據(jù)質(zhì)量的不同會(huì)形成中子星或者黑洞。
中子星內(nèi)部主要由中子構(gòu)成。在中子星形成之初,超新星爆發(fā)產(chǎn)生的反沖力、引力等使得核心內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)、電子簡(jiǎn)并壓等已經(jīng)不足以抵抗收縮,最終使質(zhì)子和電子反應(yīng)成為中子,進(jìn)一步塌縮為中子星,內(nèi)部依靠中子簡(jiǎn)并壓來(lái)抵抗引力的壓縮。中子星半徑在10公里量級(jí)。
(張朝陽(yáng)估算中子星的旋轉(zhuǎn)頻率)
最后,張朝陽(yáng)利用角動(dòng)量守恒估算了中子星的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。中子星在形成之前體積很大,形成之后的半徑卻只有10公里左右,從而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化非常大。根據(jù)角動(dòng)量守恒,中子星在形成過程中旋轉(zhuǎn)角速度會(huì)被放大約10^9倍,最后達(dá)到約每秒幾百圈。由于中子星會(huì)像手電筒一樣沿其磁極發(fā)射光子,而磁極一般不會(huì)和中子星的旋轉(zhuǎn)軸重合,這就導(dǎo)致人們會(huì)觀測(cè)到中子星的脈沖,頻率約為幾百赫茲。
截至目前,《張朝陽(yáng)的物理課》已直播四十余期。從去年11月開啟第一節(jié)物理直播課,他先是從經(jīng)典物理學(xué)開始,科普了牛頓運(yùn)動(dòng)定律等;而后從經(jīng)典物理的“兩朵烏云”說起,向近現(xiàn)代物理過渡,探討了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識(shí)。此后逐步進(jìn)入量子力學(xué)領(lǐng)域,從基礎(chǔ)的薛定諤方程等理論內(nèi)容,到氫原子波函數(shù),再到氣體定容比熱的溫度階梯等更加具體實(shí)用的案例。內(nèi)容豐富、覆蓋廣泛,理論公式由淺入深、繁簡(jiǎn)交融。
《張朝陽(yáng)的物理課》的直播風(fēng)格獨(dú)樹一幟:注重推導(dǎo),通過一步一步詳盡的數(shù)學(xué)計(jì)算,推導(dǎo)出相關(guān)的物理公式,把每個(gè)公式從頭到尾拆解得十分清晰。
據(jù)了解,《張朝陽(yáng)的物理課》于每周周五、周日12時(shí)在搜狐視頻直播,網(wǎng)友可以在搜狐視頻“關(guān)注流”中搜索“張朝陽(yáng)”,觀看直播及往期完整視頻回放;關(guān)注“張朝陽(yáng)的物理課”賬號(hào),查看課程中的“知識(shí)點(diǎn)”短視頻;此外,還可以在搜狐新聞APP的“搜狐科技”賬號(hào)上,閱覽每期物理課程的詳細(xì)文章。
除了《張朝陽(yáng)的物理課》外,在直播方面,搜狐視頻正持續(xù)打造知識(shí)直播平臺(tái),邀請(qǐng)各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的頭部播主入駐,進(jìn)行科普知識(shí)直播。包括中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院專家錢航,直播講述航空航天事業(yè)發(fā)展史;北京交通大學(xué)理學(xué)院教師陳征博士線上開課——“奇趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)”;中國(guó)科學(xué)院基因組學(xué)博士、元碼基因創(chuàng)始人田埂講解基因組學(xué)與生活的緊密聯(lián)系;天體物理博士劉博洋科普“日全食是怎么產(chǎn)生的”等。未來(lái)還將有更多知識(shí)播主入駐搜狐視頻,一起互動(dòng)玩轉(zhuǎn)科學(xué)。
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