中子星有多大？迄今為止最精確的答案出爐

2023-03-31 12:17:27

中子星有多大？

一個國際研究小組結合引力波、多信使天文學和核物理，用這種全新的方法計算出最精確的中子星大小

。由馬克斯·普朗克引力物理研究所(阿爾伯特·愛因斯坦研究所)成員領導的國際研究小組獲得了一種測量中子星大小的新方法為此，他們將中子星未知行為的一般第一性原理與多重信使觀測結合起來，觀測到了與雙中子星融合的GW170817。現在，他們的研究成果出現在《自然天文學》上，這是以前標準的兩倍，表明一顆典型中子星的半徑接近11公裡。他們還發現，在大多數情況下，有黑洞的中子星可能會被完全吞沒，除非黑洞很小和/或快速旋轉。這意味著當這些合併被認為是引力波的來源時，它們在電磁波譜中是看不見的。

美國宇航局漢諾瓦研究員、自然天文學研究的主要作者科林·卡帕諾說:「雙星中子星合併是信息的金礦」！「中子星含有可觀測宇宙中密度最大的物質事實上，它們非常緊湊。你可以把整顆恆星想像成一個單獨的核，並把它放大到一個城市的大小。通過測量這些對象的屬性，我們可以理解亞原子管理的基本物理原理。阿爾伯特·愛因斯坦研究所漢諾瓦

研究小組組長巴德裡·克裡希南說:「我們發現一顆典型的中子星大約是太陽的1.4倍大，半徑約為11公裡。「我們的結果將半徑限制在10.4公裡到11.9公裡之間，這是比以前的結果更嚴格的兩個重要因素。「

中子星是天文學家能直接觀察到的最緻密的東西。根據新的發現，地球近一半的質量可以撞擊整個22公裡的地球。這幅插圖將中子星的大小與德國漢諾瓦的大小進行了比較，漢諾瓦是阿爾伯特·愛因斯坦研究所漢諾瓦的故鄉。

對中子星融合成一個天寶寶庫

中子星是緻密的，它是超新星爆炸的殘留物。它們大約有一座城市那麼大，是我們太陽質量的兩倍。富中子物質的極端密度是如何未知的，而且在地球上的任何實驗室都不可能創造這樣的條件。物理學家已經提出了各種模型(狀態方程)，但是對自然界中中子星(如果有的話)的正確描述是未知的。兩顆激發中子星

合併的數字相關模擬高密度是橙色，低密度是藍色。

數字相關模擬:迪特裡希(馬克斯·普朗克引力物理研究所)與BAM的合作；科學可視化:迪特裡希，奧索金，菲弗，佩弗，博南諾(馬克斯·普朗克引力物理研究所)兩顆中子星的合併是最令人興奮的天體物理事件，通過它可以更接近地探測到更多的極端條件和核物理基礎。例如，GW170817在2017年8月觀測到引力波的波動和整個電磁波的頻譜由此，科學家可以依次探測中子星的物理成分，比如它們的半徑和質量。

研究小組使用了描述亞原子粒子在中子星內部高密度相互作用的第一原理描述模型。根據該團隊的說法，在長度的理論計算中，在數億光年之外觀察到的天體只有驚人的萬億分之一毫米。

「這有點不可思議，」卡普亞說。「1200萬年前恐龍遍布地球時，兩個城市大小的天體在1萬億公裡之外的一個星系中碰撞而成。因此，我們正把注意力轉向亞原子物理學。「中子星有多大？研究人員已經使用第一個原理來預測中子星的所有可能的狀態方程，這些方程是從原子物理學中推導出來的。在所有可能的方程中，研究人員選擇的基礎是他們能夠解釋不同的物理觀察現象。他們之所以選擇這個模型，是因為

與LIGO的Virgo處女座公布的觀測到的重力波數據一致

由於中子星合併，可以產生生命周期短的超大質量中子星。

能夠符合從觀測中子星GW170817已知的最大質量電磁波數據的約束條件

這不僅使研究人員能夠獲得緻密物質的準確物理信息，也是迄今為止中子星最嚴格的體積範圍。史蒂芬妮·布朗是美國工程師學會漢諾瓦(阿爾伯特·愛因斯坦研究所)的博士生，也是

未來引力波觀測和「多重信使」出版物的合著者，他說:「這些結果令人興奮，不僅因為我們現在可以大大改進中子星半徑的測量，還因為它讓我們看到雙星合併後中子星的最終命運。「最新的結果顯示，LIGO和處女座的靈敏探測器可以通過類似於中子星合併的事件，輕易地將雙中子星或雙黑洞的合併與引力波區分開來。在GW170817事件中，電磁波譜的觀測對區分上述兩者起著至關重要的作用。同時，