你知道中子星吗？澳洲科学家有重大突破

澳大利亚科学家对中子星的研究已经持续了三十年并取得了重大突破。

Pulsar or neutron star in the nebula. 3D illustration Source: iStockphoto / Pitris/Getty Images

当一颗巨大质量的恒星耗尽燃料并坍缩时，它会引发人们所说的超新星爆炸，这是宇宙中最大的爆炸之一。由爆炸引起的闪光虽然仅仅持续几秒钟，但科学家们却可能要对爆炸进入宇宙的碎片研究上千年。

这些恒星演化到末期、经由引力坍缩发生超新星爆炸之后形成了中子星。在银河系中有成千上万颗这样的中子星，它们是宇宙中密度最大的可以观测到的星体。天体物理学家里尔登（ Daniel Reardon ）表示：

一茶勺的中子星物质在地球上的重量约为1万亿公斤，相当于一座山的重量。

“中子星是巨大质量的恒星爆炸后剩下的残体，这些残体的密度高得令人无法想象。其中一些中子星还会发出辐射束，释放出无线电波。当这些中子星旋转时，无线电波会传到地球，我们就会看到光脉冲，因此我们也称中子星为脉冲星。”

里尔登博士是斯威本理工大学天体物理和超级计算中心的博士后研究员，也是ARC引力波发现卓越中心的成员。

在过去的十年里，他一直在研究距离地球最近的中子星之一 ，即毫秒脉冲星。它每秒旋转174次 ，与搅拌机的速度一样快。

“我们一直在研究的那一颗中子星实际上是离地球最近、最亮的毫秒脉冲星。它的旋转速度比大多数中子星快得多，它的磁极发出电磁辐射束，我们用望远镜可以看到这种脉冲光束。它距离地球500光年，在我们的银河系中相对较近，这使得它非常重要，因为它非常亮，意味着我们可以用它进行一些精确的科学研究。”

到目前为止，这颗中子星的许多特征仍然是个谜。不过，在澳大利亚科学家和美国宇航局的合作下，我们现在可以准确测量这颗中子星的质量和半径。

里尔登博士表示，这是一项重大突破，因为它“增进了我们对宇宙如何运作的基本理解”。

“这是令人十分兴奋的突破，因为这是美国宇航局的这次任务中对中子星大小做出的仅仅第三次精确测量，也是最精确的一次，它是我们物理学理论非常重要的一个基点。这些中子星的内核有着无法在地球上复制的独特的物质状态，所以这是对我们物理学基础理论的一个非常重要的测试。展望未来，这些将成为我们新理论的基础。”

这一最新突破的实现，得益于在新南威尔士州中西部帕克斯天文台的澳大利亚穆里阳（Murriyang）射电望远镜30年的观测。多年来，美国宇航局一直试图通过国际空间站的X射线望远镜研究中子星的内部物理结构，包括质量和半径。

设在帕克斯天文台的这款射电望远镜被称为中子星内部成分探测器望远镜（ NICER），它用于探索中子星内部在极端条件下物质的运动方式。

“美国宇航局试图测量这颗特定中子星的质量和半径，但由于这颗中子星附近的活跃星系存在背景噪音，测量工作变得很复杂。他们实际上很难区分这颗中子星的质量和大小。”

面对这个问题，澳大利亚新州帕克斯天文台的重要作用就逐渐显现出来。

“我们使用穆里阳射电望远镜观察这颗中子星近30年。在这30年收集的数据中，我们记录了无线电脉冲在到达时间上非常微小的延迟，这使我们能够测量中子星的质量。因此，通过我们高精度测量的质量，美国宇航局工作团队能够推断出半径并让我们了解这颗中子星的内部情况。”

在7月11日发表的三篇系列论文中，里尔登博士和国际科学家团队详细介绍了他们是怎样准确地测量了这一中子星的质量和半径的。

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