如果黑洞是宇宙中最极端的现象,那么中子星排名绝对紧随在后。根据一篇新研究,科学家们对中子星进行了迄今为止最精细的测量:典型中子星的半径为11公里。
中子星是目前天文学家可以直接观测到的宇宙最稠密物体,如果不考虑理论中由通用物质组成的夸克星(Quark star),则形成自超新星爆炸之的中子星密度仅次于黑洞。
一般而言,标准中子星的质量为1.4倍太阳质量(物体成为中子星的质量下限),上限约2.3倍太阳质量,超过此上限的稠密物体将会迈入更高端段——黑洞。
话虽如此,科学家对一颗典型中子星的精确半径仍有所保留,只能估计介于10~14公里,然而若能对中子星的半径进行严格约束,将更有助于科学家理解物质在极高密度下的各种行为表现。
现在,由德国马克斯·普朗克引力物理研究所天体物理学家Collin Capano领导的国际团队,利用LIGO与Virgo于2017年发现的“GW170817”事件(双中子星并合),针对1.4倍太阳质量的标准中子星进行估算,得出迄今为止最精确的中子星半径为11公里,误差-0.6~0.9公里,换成直径则为20.8~23.8公里。
想象一个直径仅22公里的球体暴力压缩了约地球500万倍质量,基本上,中子星就是个漂浮在太空中的超巨大粒子物理实验。科学家当地球上被微观的各种粒子实验搞得头昏脑胀,可以看看中子星就像是放大到城市规模的原子核,乃另一道摸清量子世界的桥梁。
除此之外,仅靠重力波观测很难区分“双黑洞并合”与“中子星和黑洞”两种并合事件,从旁借助电磁波谱的数据很重要,然而团队发现,在黑洞与中子星并合事件中,除非黑洞很小或转速极快,否则中子星在多数情况下会被黑洞完全吞噬,代表这种整合虽然可通过重力波源追溯,但它们在电磁频谱中完全不可见。
未来10年内,现有的重力波探测器将越来越灵敏,研究团队期望通过中子星整合事件来获得更多探讨中子星与原子核物理的好机会。新论文发布在《自然天文学》(Nature Astronomy)期刊。
(首图来源:NASA/Phy.org)