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中子星自转角速度怎么估算？《张朝阳的物理课》展示角动量守恒定律的威力

来源：中国网科技 2022-04-19 17:23:24

4月17日12时，《张朝阳的物理课》第四十六期开播，搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间，带着网友们复习了上一次直播课所介绍的角动量知识，并借助角动量守恒定律证明了开普勒第二定律，然后回到本次课程的最初目的，即科普中子星是怎么形成的，最终利用所介绍的角动量知识估算了中子星的旋转速度。

直播开始，张朝阳先带着网友们复习质点系的角动量定理，说明了角动量守恒成立的条件，然后将这些知识应用到行星绕恒星的运动上，推导了描述行星角动量守恒的表达式，生动明了地解释了它和开普勒第二定律的关系：开普勒第二定律是角动量守恒的直接推论。

紧接着，张朝阳介绍了中子星的形成过程。中子星是在恒星的生命末期、经超新星爆发后形成的。恒星的质量越大，其寿命越短。当恒星质量达到一定程度后，在其生命末期会发生爆炸，余下的部分根据质量的不同会形成中子星或者黑洞。

中子星内部主要由中子构成。在中子星形成之初，超新星爆发产生的反冲力、引力等使得核心内部的气体压强、电子简并压等已经不足以抵抗收缩，最终使质子和电子反应成为中子，进一步塌缩为中子星，内部依靠中子简并压来抵抗引力的压缩。中子星半径在10公里量级。

最后，张朝阳利用角动量守恒估算了中子星的转动速度。中子星在形成之前体积很大，形成之后的半径却只有10公里左右，从而转动惯量变化非常大。根据角动量守恒，中子星在形成过程中旋转角速度会被放大约10^9倍，最后达到约每秒几百圈。由于中子星会像手电筒一样沿其磁极发射光子，而磁极一般不会和中子星的旋转轴重合，这就导致人们会观测到中子星的脉冲，频率约为几百赫兹。

截至目前，《张朝阳的物理课》已直播四十余期。于每周周五、周日12时在搜狐视频直播，网友可以在搜狐视频“关注流”中搜索“张朝阳”，观看直播及往期完整视频回放；关注“张朝阳的物理课”账号，查看课程中的“知识点”短视频；此外，还可以在搜狐新闻APP的“搜狐科技”账号上，阅览每期物理课程的详细文章。