期刊導航
科學家們稱量了一顆中子星的重量，以瞥見里面奇怪的物理學
中子星是宇宙中最極端的物體之一。它們由超巨星坍縮的核心形成，比我們的太陽還重，但又被壓縮成一個城市大小的球體。
這些奇特恒星的致密核心包含被壓扁成獨特狀態的物質，我們不可能在地球上復制和研究。這就是為什么美國宇航局的任務是研究中子星，并了解控制其中子星內部物質的物理學。
我和我的同事們一直在幫助他們。我們使用了來自快速旋轉的無線電信號中子星來測量其質量。這使得科學家能夠利用美國宇航局的數據來測量恒星的半徑，這反過來又為我們提供了關于內部奇怪物質的最精確信息。
中子星里面有什么？
中子星核心的物質甚至比原子核的密度還要大。作為宇宙中最致密的穩定物質形式，它被擠壓到極限，處于崩潰的邊緣。黑洞.
了解物質在這些條件下的行為是對基礎物理學理論的關鍵考驗。
美國宇航局的中子星內部成分探索R（NICER）任務正試圖解開這件極端事情的謎團。
NICER是國際空間站上的X射線望遠鏡。它檢測來自中子星表面熱點的X射線，那里的溫度可以達到數百萬度。
科學家們對這些X射線的時間和能量進行建模，以繪制熱點并確定中子星的質量和大小。
了解中子星的大小與其質量的關系將揭示其核心中物質的“狀態方程”。這告訴科學家中子星有多軟或多硬——多么“可擠壓”——以及它是由什么組成的。
一個較軟的狀態方程表明，核心中的中子正在分裂成一個由較小粒子組成的奇特湯。更硬的狀態方程可能意味著中子抵抗，導致更大的中子星。
狀態方程還決定了中子星在何時被撕裂時碰撞.
解開與中子星鄰居的謎團
NICR的主要目標之一是一顆名為PSR J0437-4715的中子星，它是最近和最亮的毫秒脈沖星.
脈沖星是一顆中子星，每次中子星旋轉時，我們都會發射無線電波束作為脈沖觀察。
這顆特殊的脈沖星每秒旋轉173次（與攪拌機一樣快）。近 30 年來，我們一直在觀察它穆里揚，新南威爾士州的CSIRO帕克斯射電望遠鏡。
處理NICER數據的團隊面臨著這個脈沖星的挑戰。來自附近星系的X射線使得準確模擬中子星表面的熱點變得困難。
幸運的是，我們能夠使用無線電波來找到脈沖星質量的獨立測量值。如果沒有這些關鍵信息，該團隊就無法恢復正確的質量。
稱量中子星的重量與時間有關
為了測量中子星的質量，我們依賴于愛因斯坦理論所描述的效應廣義相對論，稱為夏皮羅延遲。
大而密集的物體，例如脈沖星——在這種情況下，它的伴星，一顆白矮星——扭曲空間和時間。脈沖星和這個伴星每5.74天繞彼此公轉一次。
當脈沖星的脈沖穿過白矮星周圍的壓縮時空傳播到我們身邊時，它們會延遲幾微秒。
這種微秒級的延遲很容易用來自PSR J0437-4715等脈沖星的Murriyang來測量。這顆脈沖星，以及其他類似的毫秒脈沖星，經常被觀測到Parkes Pulsar 定時陣列Project，使用這些脈沖星來檢測引力波.
由于PSR J0437-4715離我們相對較近，因此從我們的角度來看，當地球圍繞太陽移動時，它的軌道似乎會輕微晃動。這種擺動為我們提供了有關軌道幾何形狀的更多細節。我們將其與夏皮羅延遲一起使用，以找到白矮星伴星和脈沖星的質量。
PSR J0437-4715的質量和尺寸
我們計算了一下這顆脈沖星的質量是典型的中子星，質量是太陽的1.42倍。這很重要，因為這顆脈沖星的大小也應該是典型中子星的大小。
然后，使用NICER數據的科學家能夠確定X射線熱點的幾何形狀并計算出來中子星的半徑為11.4公里.這些結果給出了最精確的錨點然而，在中密度下發現了中子星的狀態方程。
我們的新圖片已經排除了最軟和最硬的中子星狀態方程。科學家們將繼續解讀這對中子星內核中存在奇異物質的確切意義。
理論認為，這個問題可能包括具有逃離了他們正常的家在較大的顆粒或稱為超子.
這些新數據增加了一個新興的中子星內部模型，該模型也得到了觀察來自碰撞中子星的引力波和相關的爆炸，稱為千新星。
Murriyang 在協助 NASA 任務方面有著悠久的歷史，并被譽為以下機構的主要鏡頭接收者：阿波羅11號月球漫步的大部分.
現在，我們已經使用這臺標志性的望遠鏡來“權衡”中子星內部的物理學，從而推進我們對宇宙的基本理解。
提供云服務支持