重磅!发现有史以来最大质量的中子星!

重磅!发现有史以来最大质量的中子星!
2019年09月21日 00:22 新浪网 作者 科学新洞察

重磅!发现有史以来最大质量的中子星!

本文参加百家号科学#了不起的天文航天#系列征文中子星的质量范围不大,在1.44倍太阳质量以上(白矮星的最大质量极限,称为钱德拉塞卡极限)、3.2倍太阳质量以下(中子星的最大质量极限,称为奥本海默极限)。西弗吉尼亚大学的研究人员帮助发现了迄今为止最大质量中子星,这是通过波卡洪塔斯县绿岸望远镜发现的一项突破。这颗名为J0740+6620的中子星是一颗脉冲星,质量是太阳的2.17倍,形成一个直径仅为20-30公里(约15英里)的球体。这种测量接近单个物体在不将自身压成黑洞的情况下变得这么巨大和高密度的极限。

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这颗中子星是在距地球约4600光年的地方被探测到。这些发现来自美国国家科学基金会资助的NANOGrav物理前沿中心,其研究发现发表在《自然天文学》期刊上。这篇论文的作者包括邓肯·洛里默,天文学教授和埃伯利艺术与科学学院负责研究的副院长;埃伯利物理学和天文学杰出教授莫拉·麦克劳林;物理和天文学系统管理员内特·加弗-丹尼尔斯;博士后和前学生哈莎·布鲁默,保罗·布鲁克,皮特·詹蒂尔,梅根·琼斯和迈克尔·林。这一发现是许多偶然结果之一,这些结果是在寻找引力波的常规观测中出现。

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绿岸望远镜中,研究人员正试图探测脉冲星的引力波,为了做到这一点,需要观察大量毫秒脉冲星,它们也是快速旋转的中子星。这一发现不是一篇引力波探测论文,而是观察产生的许多重要结果之一。脉冲星质量是通过一种被称为“夏皮罗延迟”的现象来测量。本质上,根据爱因斯坦的广义相对论,来自白矮星伴星的引力扭曲了它周围的空间。这使得来自脉冲星的脉冲在穿越白矮星周围扭曲的时空时,会走得更远一点。

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这个延迟告诉将能告诉科学家们白矮星的质量,这反过来提供了中子星的质量测量。中子星是大质量恒星变成超新星的压缩残骸,它们是当巨星在超新星中死亡,核心塌陷时产生的,质子和电子相互融化形成中子。虽然天文学家和物理学家几十年来一直在研究这些物体,但许多关于它们内部性质的谜团仍然存在:粉碎的中子会变成“超流体”并自由流动吗?它们会分解成亚原子夸克或其他奇异粒子的汤吗?当引力战胜物质并形成黑洞时,什么是引爆点?

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这些中子星非常奇特,一个真正重要的问题是,能制造出这些中子星最大有多大?对非常奇特的材料有影响,而我们就是不能在地球上的实验室里创造这些物质。脉冲星之所以得名,是因为它们从磁极发射出双束无线电波。这些光束以灯塔般的方式扫过空间,有些每秒旋转数百次。由于脉冲星以如此惊人的速度和规律性自转,天文学家可以使用它们作为宇宙中原子钟的等价物。这种精确的计时有助于天文学家研究时空的本质,测量质量,并提高对广义相对论的理解。

博科园|研究/来自:西弗吉尼亚大学参考期刊《自然天文学》DOI: 10.1038/s41550-019-0880-2博科园|科学、科技、科研、科普

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