最高山不足1毫米，中子星到底有多圆？宇宙中有完美球形的天体吗

相信很多人都曾经有一个疑问，那就是宇宙中的天体为什么都是圆的。

关于这个问题，我们曾经专门发文解释过。说到底，其实是万有引力的结果。对于质量足够大的天体来说，它们都可以克服固体引力，从而达到流体静力平衡的形状，也就是球形。

什么意思呢？

比如：你往一个坑里倒一瓶水，毫无疑问，这瓶水最终会流到坑的最深处。为什么呢？因为坑的最深处最接近地球引力的中心，也叫做地球的质心，这个位置就在地球的几何中心处。如果你一直倒水，那么水就会一直填满当时的最深处，直到这个坑被填满。想象一下，如果地球的表面完全都被水覆盖，那么地球所有的“坑”都被填平，当然是球形的了。

水的流动性大，固体的流动性小。你可能以为，地表全是岩石，这些岩石这么坚固，怎么可能像水一样流淌？的确是这样，不过，当一颗天体的质量足够大时，就能够“克服固体引力”了。

所以，当你看太空中的小行星时，就会发现它们的形状光怪陆离，五花八门。国际天文学联合会也在2006年时下了定义，当一颗天体直接绕太阳公转且不能成球形时（彗星除外），它就是一颗小行星。如果它的质量足够大，克服了固体引力而达到球形，它就可以升级为矮行星或者行星了。

当然了，即使是天体质量再大，也不能达到绝对完美的球形。绝对的完美只存在于理论上的理想状态，而不是我们这个真实的宇宙中。

以地球为例，由于板块构造运动等各种原因，地形非常复杂，也有海沟、盆地或者丘陵、高原。众所周知的世界最高峰珠穆朗玛峰，高度达到了8848.86米。或者是最深的马里亚纳海沟，最深处达到了11公里。

不过，和地球12756公里的直径相比，这些高度和深度就显得微不足道了。如果将地球比喻成一个篮球的话，珠穆朗玛峰的高度就和一粒灰尘差不多。所以，我们基本上可以说地球非常圆了（当然考虑到赤道直径和两极直径的差距的话就是另一回事了）。

在宇宙中，地球却远远谈不上是最圆的星球。有一种天体，远比地球圆得多，也比地球极端、诡异得多，那就是中子星。

中子星是一种通过超新星爆发而形成的极端天体，密度极大，引力极强。由于强大的引力把电子都压进原子核并与质子结合为中子，所以原子内部巨大的空旷区域荡然无存，以至于中子星体积极小，通常直径只有10公里左右。但是，它们的质量非常大，是太阳的1.4-3倍，也就是地球的46万-100万倍！

想一想，如此巨大的质量，集中在这么小的体积内，将是何等恐怖的密度！毫不夸张地讲，一立方厘米的中子星，质量就能超过1亿吨！而且，由于质量巨大，半径极小，中子星表明的引力也非常恐怖，是地球表面的40万亿倍！

如此恐怖的质量和引力，是否足以让中子星形成一个绝对完美的球形呢？

很遗憾，似乎宇宙中真的没有绝对完美的球形。即便是中子星这样的极端天体，也做不到这一点。早在几十年前，科学家们就曾经预言，中子星的表面也可能会有一些山脉。虽然直径最多也不足30公里，但这种天体的表面也不是绝对平滑的。只不过，对于中子星上山脉的高度，科学家们始终没有定论。

南汉普顿大学的Fabian Gittins介绍：在中子星上，一座山的高度是非常有限的。一旦达到了极限，地表就会破裂。对于这个极限，科学家们花了二十年的时间，仍然没有找到答案。不过这一次，他们似乎回答了这个问题。

他们利用计算机建模的方式，模拟了一颗真实的中子星，并且对它的作用力进行了计算。在2021年英国全国天文学会议上，Gittins介绍了他们的研究成果。

通过这个模拟，他们首先证实了一点，那就是中子星确实是一些非常细微的拓扑变形。换句话说，中子星上的确有类似于行星表面上山脉的地形。

不过，中子星上的山脉非常低矮，甚至连1毫米都没有。这个数据非常惊人，要知道，此前科学家们认为中子星上的凸起可以达到几厘米，而这次的研究直接将中子星上山脉的理论极限高度降低了上百倍！不过，即便它们如此低矮，我们仍然可以称之为是山脉。话说回来，10公里直径的中子星，山脉高度不超过1毫米，这样的球体已经相当完美了。

除了这两点之外，这次研究还有进一步的意义，那就是引力波的探测。

引力波是爱因斯坦通过广义相对论预言的一种现象，那就是大质量天体在运行过程中会产生时空涟漪，被我们探测到。目前来说，我们观测引力波的主要手段，就是致密双星的碰撞过程。不过，大质量天体的自转，也可以产生引力波，这同样是我们了解这些天体的重要手段。

对于中子星来说，就是这样的情况。如果它的表面有微小的山脉，那么相较于周围相对平坦的表面，这里产生的时空涟漪会有所不同。形象地比喻一下，就好像一个人摸自己的脸，所有位置手感都一样，但是在某个部位有一块凸起，他就会知道这里长了一个疙瘩。同样的，通过引力波的特征，我们就可以探测到中子星上的微小山脉。

不过，问题还在于上面提到的那一个：和10-30公里的直径相比，不足1毫米的山实在太不起眼了。考虑到这些中子星动辄距离我们几千甚至上万光年，想要探测如此细微的引力波，确实是有些困难。这就有待于我们进一步提升引力波探测技术，才有可能看到这些诡异的山脉。

不管怎么说，虽然在形状方面中子星已经相当接近球形了。但要是谈及绝对完美的球形，或许真的不存在吧。

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