為什麼中子星會快速自轉?

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中子星是大質量星爆炸後的遺骸。未爆炸前，星體十分龐大 (百萬公里計)，爆炸前一刻的重力塌縮使體積劇減，爆炸時大部份物質被震波拋出成為星雲，最後才遺下在中心的中子星，因此中子星的體積必定很少，但仍保留一定的質量。理論上中子星的直徑只有數十公里，但密度比鉛大百億倍，自轉最快達每秒一千次 !

中子星的快速自轉可用角動量守恆原理 (圖一) 來說明：


         


設 M、R、Ω = 重力塌縮前的星體質量、半徑、自轉角速度     
   m、r、ω = 塌縮到盡 (爆炸前一刻) 的星體質量、半徑、自轉角速度




換言之，中子星的自轉速度比前身快了一億倍。如果前身的自轉周期是 23 天，中子星只須 0.02 秒自轉一次。

中子星自轉時會沿磁場軸射出兩道噴流，噴流掃過地球便是望遠鏡見到的 "脈沖星"，從觀測脈沖得知，蟹狀星雲內的中子星每秒自轉 30 次，已知最快達每秒 700 次，不過自轉速度會随時間減慢。
(參考  http://www.nrao.edu/pr/2006/mspulsar/ )


下圖是大質量星的重力塌縮動畫，殘留物質可以是中子星或黑洞，依星體前身的質量而定。持續數分鐘的 "Long GRB" 很可能是大質量星變成黑洞前暴發的伽傌射線。
(動畫格式 QuickTime 10 MB，來源 http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/bursts.html )


動畫下載  http://forum.hkas.org.hk/web/GRBstar2.mov