中子星内部结构的惊人发现

为了了解中子星尚无法解释的特性，物理学家模拟了超过一百万个状态方程，而透过如此大量的模型计算后，法兰克福大学物理学家对中子星的内部结构得出了一个结论，即根据质量的不同，其核心可以是非常坚硬或非常柔软。

中子星是极其致密的天体，是大质量恒星死亡后的产物。 其质量和太阳相当，甚至更大，但却不可思议地被压缩成一个直径与大城市相当的球体。 自60多年前发现它们以来，科学家便一直试图破解它们的结构，但至今，我们仍对中子星的内部所知甚少。 由于它们的极端特性，使它们无法在地球上的实验室中重现，因此仅能透过模型计算，模拟中子星内部的极端条件，而这也是最大的挑战，在状态方程的帮助下，描述密度和温度等各种特性，试图重建中子星从表面到内核的结构。 研究团队模拟了超过一百万个不同的状态方程，除了要满足理论核物理的约束外，同时也要满足天文观测的结果。

在评估状态方程时，研究团队有一个惊人的发现，「轻」中子星（质量小于约1.7个太阳质量）似乎有柔软的地函和坚硬的内核，而「重」中子星（质量大于约1.7个太阳质量）反而有一个坚硬的地函和一个软核。 这个结果让我们可以直接测量中子星中心有多大的可压缩性，如同夹心巧克力般，轻质量的类似那些中心是榛果，外围被软巧克力包围的榛果巧克力; 而较重的就像那些硬层包含柔软馅料的巧克力。 而探测的关键是声速，声波在物体内传播的速度，取决于物质的软硬程度，在地球上，声速被用来探索地球内部和发现油矿。

透过对状态方程的模型建立，物理学家还发现中子星其他以前无法解释的特性，例如不管其质量为何，它们的半径很可能都只有12公里。 研究人员表示广泛的数值研究不仅使我们能够预测中子星的半径和最大质量，并且还对它们在双星系统中的形变能力设定了新的限制，即通过其重力场相互扭曲的程度，这将对未来的天文观测、来自合并恒星重力波的探测来确定未知的状态方程变得特别重要。 相关研究成果将发表于《The Astrophysical Journal Letters》期刊上。 （编译/赵瑞青）

/001/Upload/439/relpic/56694/8899073/60dd8ef4-ef00-4975-acca-701ef05ef83e.jpg图说：重的中子星具有坚硬的地函和柔软的内核，而轻中子星具有柔软的地函和坚硬的内核，就像有不同夹心的巧克力般。 图片来源：Peter Kiefer 和 Luciano Rezzolla

资料来源：SciTechDaily

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