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天文学家发现有史以来最大的中子星!质量为太阳的2.14倍!
2019-09-18 16:28 前瞻网   

一项新的研究表明,天文学家们已经发现了迄今为止最大的中子星,它甚至大到几乎无法存在。

中子星和黑洞一样,都是死于超新星爆炸的恒星“尸体”。当一颗恒星变成超新星时,它的残骸核心会在自身的引力作用下坍塌。如果这些残骸的质量足够大的话,它可能会形成一个黑洞,一种引力非常强大,甚至光都无法逃逸的天体。如果残骸的核心质量较小的话,它就会变成一颗中子星,之所以这样命名,是因为它的重力强大到可以把质子和电子一起压碎,形成中子。

“中子星既神秘又迷人,”位于弗吉尼亚州夏洛茨维尔的弗吉尼亚大学和国家射电天文台的研究报告主要作者Thankful Cromartie在一份声明中说,“这些城市大小的天体本质上是一团团巨大的原子核。”

中子星通常很小,直径约为12英里(19公里)左右,但它们的密度非常大。中子星的质量通常和太阳的质量差不多;该声明称,一个立方体大小的中微子星物质就有着约为1亿吨的质量,这相当于整个人类人口的质量。因此,中子星也就成为了宇宙中除黑洞之外密度最大的物体。

尽管科学家们已经对中子星进行了数十年的研究,但中子星的许多谜团仍未解开。例如,中子星这种难以置信的压力会不会将中子进一步压碎成更小的亚原子粒子(夸克)?中子星的重力战胜物质、形成黑洞的临界点是什么?

研究报告的撰写者之一、位于摩根敦西弗吉尼亚大学的莫拉•麦克劳克林(Maura McLaughlin)在另一份声明中说:“这些恒星非常奇特。我们不知道它们是由什么构成的,而且最关键的是,‘这种天体能有多大?’这个问题要求我们对中子星上的奇异物质有着一定的理解,但我们在地球上的实验室里根本无法创造出这样的物质。”

这颗新探测到的中子星名为J0740+6620,距离地球约4600光年。它将2.14倍于太阳质量的物质包裹在一个直径只有15英里(25公里)的球体中。这个体积和质量已经接近单个天体在不被自身引力坍缩成黑洞的前提下,能够变得最大和最紧凑的理论极限。

美国国家射电天文台的天文学家、该研究的合著者斯科特·兰塞姆(Scott Ransom)在一份声明中说:“中子星有一个临界点,在到达这个临界点之后,由内部极端密度产生的重力会超过中子抵抗进一步坍缩的能力。我们发现的每一颗‘最大质量’的中子星都让我们更加接近那个临界点,并帮助我们理解这些超大密度下的物质的物理学。”

J0740+6620是一种旋转中子星,也被称为脉冲星。脉冲星是“脉动之星”的缩写,它会从它的两个磁极发射出两束无线电波,像灯塔的灯塔一样闪烁——因此得名。具体来说,J0740+6620是一种被称为毫秒脉冲星的脉冲星,它每秒会快速旋转数百转。

天文学家通过一种叫做“夏皮罗延迟”的现象测量了这颗脉冲星的质量。从本质上讲,脉冲星的白矮星伴星(一颗与中子星相互环绕的小而致密的恒星)所产生的引力会根据白矮星自身的质量扭曲周围的时空结构。从地球的角度看,脉冲星的脉冲在经过白矮星时,白矮星产生的时空扭曲会对这些脉冲产生数千万分之一秒的延迟。这样的话,科学家们就可以通过测量这些延迟来计算白矮星的质量,而通过分析脉冲星和白矮星相互环绕的方式,研究人员就可以估算脉冲星的质量。

麦克劳克林说,这一发现是利用西弗吉尼亚州的格林班克望远镜进行常规观测时偶然发现的,本来这些观测是为了寻找时空中无形的涟漪,即引力波。

他说,“在格林班克,我们正试图探测来自脉冲星的引力波,为了做到这一点,我们需要观测大量毫秒脉冲星。”

科学家们在9月16日的《自然天文学》杂志上详细介绍了他们的发现。

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责任编辑: 4041WCHEN

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