中子星究竟有多大?史上最精確答案出台了!
中子星是宇宙中最密集的天體之一,是大質量恆星演化到生命末期,燃料耗盡停止核反應,熱輻射壓力不足以支撐外圍物質的巨大重力,經由超新星爆炸後,剩餘物質坍縮形成的緻密星體。
中子星相當於質量比太陽還大的恆星,被擠壓到一個城市大小的空間中,由此你就可知道它的密度有多大了。但中子星的密度究竟有多大,此前的科學研究並無一個準確的結論,而離我們最近的中子星也在424光年開外,不方便我們拿著皮尺去測量,所以科學家們只能估算出一個數值,大約在8到16公里之間——如果放到地球上,最小的中子星剛好可以把成都二環路內全部壓垮,而最大的中子星,三環路內側還勉強可以留下窄窄的一圈。
德國法蘭克福大學理論物理研究所的科學家通過分析中子星合併產生的引力波,開發了一種新技術來準確估測中子星的大小,在比較了20億個中子星的理論模型後,研究人員得出了迄今為止最準確的中子星尺寸——其直徑不小於12公里,不大於13.5公里。
這個數據也不是完全沒有問題,因為中子星還有一種雙星模式。在超高密度下,物質會急劇改變其性質並發生所謂的「相變」,就像水凍結時從液態轉變為固態時一樣。在兩顆中子星合併的情況下,科學家們推測,這種「相變」可以將普通物質轉變成夸克物質,從而產生與兩顆中子星質量相同的天體,但會更加緊湊,尺寸也會小得多。
儘管沒有明確的證據證明這種天體的存在,但這種情況也不容忽視,法蘭克福科學家分析了這樣的情形,他們的研究得到了意想不到的結果:雙中子星在統計上很少見,並且合併時變形也不會很大,既然沒有小很多,那麼就可排除這些非常緊湊天體的存在了。
12公里到13.5公里,記好了,這是迄今為止中子星最準確的半徑值,以後別人問你的時候,就不用再說得那麼模稜兩可了。
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