中子星的結(jié)構(gòu)什么樣？像是夾心巧克力

看起來最好吃的天體是什么？如果你喜歡吃夾心巧克力，那就是中子星！

有趣的新研究揭示了有的中子星外殼堅硬而核心柔軟，然而其他中子星外部柔軟核心堅硬

一位藝術家對中子星的描繪，這顆中子星包含了整個太陽的質(zhì)量，被壓縮成一個曼哈頓城市尺寸的球。

（圖片版權(quán)：航空航天局戈達德太空飛行中心）

新的研究表明，中子星就像各種星際糖果：輕的中子星外殼柔軟，核心堅硬，像填滿堅果的巧克力果仁糖；而重的中子星外部堅硬，內(nèi)部柔軟，更像巧克力軟糖。

物理學家列出了大量中子星內(nèi)部狀態(tài)方程，考慮了核物理學理論以及中子星的實際天文觀測結(jié)果，才得出了這個結(jié)論。

“結(jié)果很有意思，因為它以一種直觀的方式向我們展示了中子星核心所能達到的壓縮程度，”德國歌德大學理論物理研究所天體物理學家，同時也是研究的作者之一的盧西亞諾 瑞澤拉（Luciano Rezzolla）說道，“很顯然中子星有一點像夾心巧克力：輕的中子星就像軟巧克力的中心填了一顆榛子，然而重的中子星更像硬外層里包含著柔軟夾心的巧克力?！?/p>

法蘭克福歌德大學。圖源：german-u15

當一顆恒星內(nèi)核的質(zhì)量與太陽的相當或更大時，這顆恒星坍塌后就形成了中子星，殘骸被壓縮成城市大小，從而導致了密度極大的極端狀態(tài)和材料的誕生，一茶匙的量重達40億噸。

這些極端條件使中子星無法在地球上被有效地模擬，意味著這些中子星的內(nèi)部從60余年前中子星被發(fā)現(xiàn)起就一直藏在迷霧之中。

瑞澤拉和同事通過測量中子星內(nèi)部的音速對其研究。這項技術利用聲音傳播時對傳播介質(zhì)的壓縮，測定介質(zhì)物體的軟硬，在日常生活中得到了廣泛應用。比如，這套音速法在探索地球內(nèi)部以及石油和其他沉積物上取得了顯著成功。

示意圖中重中子星在左，輕中子星在右，它們被畫成了星際糖果的樣子。（圖片版權(quán)：彼得凱夫爾(Peter Kiefer)、盧西亞諾 瑞澤拉）

把音速代入它們的狀態(tài)方程，研究者發(fā)現(xiàn)小于1.7倍太陽質(zhì)量的中子星‘內(nèi)軟外硬，中子星質(zhì)量大于1.7倍太陽質(zhì)量則內(nèi)硬外軟。

該團隊的研究還發(fā)現(xiàn)了一些中子星之前未查明的特征。特別是團隊計算發(fā)現(xiàn)，不管質(zhì)量多大，中子星的半徑似乎都只有約7.5英里（12千米），約為歌德大學所在地法蘭克福的直徑。這種尺寸一致的現(xiàn)象貌似不太可能，但是所有中子星的生命都始于一個1.18至1.97之間太陽質(zhì)量的內(nèi)核，這些核心所有尺寸上的小區(qū)別都會在壓縮到半徑只有十千米左右后被弱化。

法蘭克福市鳥瞰圖。圖源：goodfreeephotos

研究可能也助于揭示雙星系統(tǒng)中的中子星是如何發(fā)射引力波的，引力波是時空中的微小漣漪，能用地球上及其敏銳的激光干涉儀測量。

“我們廣泛的數(shù)據(jù)研究不僅使我們能預測中子星的半徑和最大質(zhì)量，也能為中子星的雙星系統(tǒng)設立新的變形極限——即兩顆中子星在引力場中相互間的最大扭曲程度，”克里斯蒂安 ?？藸?Christian Ecker)荷蘭烏得勒支大學的科學家，也是研究的共同作者，說道?！斑@些認識對于準確解釋未來天文觀測結(jié)果未知的狀態(tài)方程以及恒星融合引發(fā)的引力波的探測結(jié)果將會變得至關重要?！?/p>

藝術家對兩顆融合前互相螺旋靠近的中子星的想象。圖源：esa

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藝術家對超磁中子星（又名磁陀星）上爆發(fā)的描繪。來源：nasa

中子星是巨大的超巨星坍塌形成的核心，超巨星總質(zhì)量在10到25倍太陽質(zhì)量之間，如果恒星富含鐵的話質(zhì)量會更大。除了黑洞和其他假想存在的天體（如白洞，夸克星，奇異星），中子星是已知最小密度最大的天體。新的內(nèi)容會被加到選擇部分上的最近重點領域。

中子星是巨大的超巨星坍塌形成的核心，超巨星總質(zhì)量在10到25倍太陽質(zhì)量之間，如果恒星富含鐵的話質(zhì)量會更大。除了黑洞和其他假想存在的天體（如白洞，夸克星，奇異星），中子星是已知最小密度最大的恒星類天體。中子星的半徑在10千米（6英里）左右，質(zhì)量約1.4倍太陽質(zhì)量。它們來自于超新星爆發(fā)，因引力坍塌而收縮，引力坍塌使中子星密度超過白矮星密度，達到了原子核的密度。

BY:Robert Lea

FY:高中老油條

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