一茶匙中子星物质有多重？

2,000,000,000 吨4.41 × 10¹² lb

一茶匙（5毫升）中子星物质约重 20亿吨。这是我们的估算，不是测量值：一颗典型的中子星把 1.4个太阳 的质量压进一个直径约24公里的球里。取自薄薄外壳的物质要轻得多，取自核心的则可能重到约两倍。

和其他东西比一比

一茶匙中子星物质有多重

取自核心深处估计每立方米800万亿公斤；没人确切知道核心是什么样	4,000,000,000 吨8.82 × 10¹² lb
PSR J0740+6620的平均值已知最重的中子星：2.1个太阳质量，直径约24.8公里	2,600,000,000 吨5.73 × 10¹² lb
PSR J0437-4715的平均值1.42个太阳质量，半径11.4公里（NICER，2024）	2,300,000,000 吨5.07 × 10¹² lb
我们的估算，典型中子星1.4个太阳质量，半径12公里；取整前为19亿吨	2,000,000,000 吨4.41 × 10¹² lb
PSR J0030+0451的平均值1.4个太阳质量，直径约26公里（NICER，2019）	1,500,000,000 吨3.31 × 10¹² lb
取自外壳约每立方米10亿公斤	5 吨11,000 lb

这个数字从哪来

从来没人舀过中子星物质，所以这个数字是 我们的估算，根据实测的恒星推算而来。国际空间站上的NASA X射线望远镜NICER测量过约 1.4倍太阳质量 的中子星，半径大约在11到13公里之间。我们取1.4个太阳质量、半径12公里，也就是一个直径约24公里的球。

算法如下：1.4 × 1.989 × 10³⁰公斤约为 2.8 × 10³⁰公斤。半径12,000米的球体，体积是 4/3 × π × 12,000³，约7.2万亿立方米。质量除以体积，平均密度约为 每立方米385万亿公斤。5毫升的一茶匙是0.000005立方米，所以能装约 19亿吨，我们取整为20亿吨。

NASA取整得更狠，说一茶匙中子星物质在地球上重 10亿吨。其他流行说法最高到50亿或60亿吨，因为它们假设的是来自恒星更深处、更致密的物质。不过它们在量级上是一致的：一勺就有几十亿吨。

外壳还是核心？

中子星并不是里外一样致密。密度随深度增加，从外壳的约 每立方米10亿公斤，到核心估计的每立方米600万亿到800万亿公斤。一茶匙外壳物质只重约5吨，而一茶匙核心物质会重30亿到40亿吨。

它的平均密度接近原子核的密度。核心由什么构成至今仍是未解之谜：NASA介绍的模型里，有的由普通的中子和质子组成，有的则认为部分核心是由夸克构成的奇异物质。弄清这一点正是NICER的主要目标。

不同的星，不同的一勺

中子星并非个个相同，而半径影响很大，因为体积随半径的三次方增长。PSR J0437-4715是距离最近的毫秒脉冲星，约510光年远，它在11.4公里的半径里装了 1.42个太阳质量，算下来约每立方米460万亿公斤，一茶匙 23亿吨。

PSR J0030+0451的质量差不多，但测得的直径约26公里，所以平均一勺更轻，约15亿吨。PSR J0740+6620是已知最重的中子星，约 2.1个太阳质量，直径约24.8公里，一勺约26亿吨。这些尺寸都有几个百分点甚至更大的不确定性，而由于半径要取三次方，密度的不确定性约是它的三倍。