宇宙中的巨大“鑽石”

關鍵詞1：白矮星BPM 37093

1992年，科學家們在半人馬座天區發現了一顆距地球50光年、質量相當於1.1個太陽的白矮星BPM 37093。觀測發現它有脈動的振盪，科學家由此推測其內部已經大部分冷卻結晶。這顆白矮星主要由碳構成，而在地球上碳的結晶形態就是鑽石，因此有的科學家把它比喻成一顆超大型的鑽石。這顆鑽石有多大呢?估計有5x1029千克，即25億億億億克拉。相比之下，地球上最大的鑽石“非洲之星”只有530克拉。科學家們開玩笑說，就算全世界的富人加在一起也買不起這麼大的鑽石。他們根據“甲殼蟲”樂隊的一首歌《戴著鑽石的露西在天空中飛翔》給它起了一個暱稱:“露西”。

如果未來科技的發展能讓我們接近這顆大鑽石，是不是能從上面鑿下一點來做戒指呢？恐怕不行。白矮星中的物質密度非常大，高達0.1~10噸每立釐米，一湯匙這樣的 “鑽石”重量就和一輛汽車相當。這不難理解，因為這樣一個超重鑽石的直徑僅約3000千米，相當於把太陽壓縮到月球這麼大小，密度當然會很高。這種壓縮是在恆星演化的末期進行的。當“露西”前世恆星的燃料燃燒完之後，無法再抵抗自身的引力，就會不斷坍縮。這種壓力之大使得原子中的電子與原子核脫離，恆星內部成為一片飄浮著原子核的電子“海洋”(電子氣體)。隨著星體的收縮，電子氣體的密度也不斷增高。但是，電子氣體的密度增大有一定的極限。簡單地說，我們可以把電子想象成需要佔據一定空間的粒子。如果它們擠在一個很小的體積內，電子之間就會因為擁擠，產生相互排斥的壓力。這種壓力稱為“電子簡併壓”，它會阻擋進一步的引力收縮，於是恆星在電子簡併壓和引力之間達到一種平衡，白矮星“露西”就這樣誕生了。

像“露西”這樣的白矮星的質量存在一個上限，這個上限是1.44倍太陽質量，稱為“錢德拉塞卡極限”，是由印度裔美國天體物理學家錢德拉塞卡發現的。只有小於這個質量，白矮星才可以依靠電子氣體的簡併壓來平衡自引力。一旦超過這個質量上限，電子簡併壓就無法抵抗星體自身的巨大引力，星體會繼續向內快速坍縮，形成中子星或黑洞。太陽以及銀河系中的大部分恆星，演化到末期的質量都小於錢德拉塞卡極限，因此它們中有許多都會變成巨大的鑽石。

目前，美國伊利諾斯州皮奧里亞市男子弗蘭克·斯皮諾白矮星BPM 37093的第一個合法主人，從理論上說他也成為了宇宙中最富有的人。弗蘭克說：“我不想對它做任何事，但我渴望找出一個方法，能用它來幫助人們。一個這樣大尺寸的鑽石，顯然可以幫助一個國家還掉它的所有國債。”