不超過2.16倍太陽質量，已確定中子星最大質量上限
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【博科園-科學科普-留言評論有驚喜哦~】中子星是恆星演化到末期，經由重力崩潰發生超新星爆炸之後，可能成為的少數終點之一，質量沒有達到可以形成黑洞的恆星在壽命終結時塌縮形成的一種介於白矮星和黑洞之間的星體，其密度比地球上任何物質密度大相當多倍（絕大多數的脈衝星都是中子星，但中子星不一定是脈衝星，有脈衝才算是脈衝星）。
兩顆合併中子星，窄波束表示伽馬射線暴，而漣漪的時空柵格則代表了合併的特徵的各向同性引力波。從合併恆星中噴射出的漩渦狀物質是能量較低的光的可能來源。圖片版權：National Science Foundation/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet
2016年2月在激光干涉引力波天文台(LIGO)工作的科學家宣布首次發現引力波時創造了歷史。從那時起對引力波的研究有了很大的進展，並為研究宇宙和支配宇宙的規律開闢了新的可能性。例如：來自法蘭克福大學的一個研究小組最近展示了如何利用引力波來確定巨大的中子星在坍縮成黑洞之前會發生什麼。自20世紀60年代中子星首次被發現以來，這一直是個謎。現在隨著一個質量上限的確立，科學家們將能夠更好地理解物質在極端條件下的行為。
這項研究最近發表在科學期刊《天體物理學雜誌》上，標題是「利用引力波觀測和准宇宙關係來確定中子星的最大質量」。該研究由法蘭克福大學理論物理研究所主任盧西亞諾·里佐拉(Luciano Rezzolla)領導，由他的學生伊萊亞斯·韋(Elias Most)和盧卡斯·韋(Lukas Wei)提供協助。
中子星碰撞產生了強大的伽馬射線爆發——以及像黃金這樣的重元素。圖片版權：Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.
研究小組分析了最近被稱為GW170817的引力波事件的觀測結果。這一事件發生在2017年8月17日，是由激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座天文台發現的第六次引力波。與之前的事件不同，這一事件的獨特之處在於它似乎是由兩個中子星的碰撞和爆炸引起的。而其他的事件發生在大約10億光年之遙，GW170817隻發生在距地球1.3億光年的地方，這使得它能夠快速的探測和研究。
此外在事件發生後幾個月進行的建模（以及使用錢德拉x射線天文台獲得的數據），碰撞似乎留下了一個黑洞作為殘餘。該研究小組還採用了一種「普遍關係」的研究方法，這是幾年前由法蘭克福大學的研究人員開發的。這種方法意味著所有的中子星都有相似的性質，可以用無量綱的量來表示。結合GW的數據，得出結論：非旋轉中子星的最大質量不能超過2.16倍太陽質量。
一顆坍縮的恆星產生的引力波產生的概念圖。圖片版權：aktuelles.uni-frankfurt.de
正如Rezzolla教授在法蘭克福大學的新聞稿中所解釋的：理論研究的美妙之處在於它可以預測。然而理論迫切需要實驗來縮小一些不確定性。因此觀察到數百萬光年之外的一種二元中子星的合併，以及通過我們的理論工作發現的普遍關係，使我們能夠解開一個過去曾有過如此多的猜測的謎題，這是非常了不起的。這項研究是一個很好的例子，說明理論和實驗研究如何能夠同時產生更好的模型預測。
在他們的研究發表幾天後，來自美國和日本的研究小組獨立證實了這一發現。同樣重要的是，這些研究小組使用不同的方法和技術證實了研究結果。在未來，引力波天文學有望觀測到更多的事件。通過改進的方法和更精確的模型，天文學家們可能會更多地了解宇宙中最神秘、最強大的力量。
知識：科學無國界，博科園-科學科普
參考：Goethe University Frankfurt am Main, The Astrophysical Journal Letters
作者：Matt Williams
內容：經「博科園」判定符合今主流科學
來自：Universe Today
編譯：中子星
審校：博科園
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