“多管齐下揭示奥秘，中子星物理学的黄金时代已经到来”

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科学技术日报记者刘霞

中子星是宇宙中最神秘的天体之一，密度很高，会进入黑洞。 天文学家现在很清楚如何诞生，但超致密内核的结构及其之间上演的剧情还不是个谜。 然后，观测到脉冲星和黑洞史诗级的“共舞”，令许多科学家心生向往。

去年12月，美国国家航空空航天局( nasa )的中子星内部成分探测器( nicer )提供了迄今为止对中子星质量和半径测量最准确的结果，以及其磁场的相关数据。

中国科学院国家天文台研究员张承民对科技日报记者表示:“另外，20世纪20年代以后，许多科学前沿装置将投入中子星的研究。 例如，美国和欧洲的引力波天文台、中国的“天眼”fast、国际ska射电阵列、以及宇宙线和中微子，都将中子星的研究从过去的多波段时代升级到了现在的多信使时代、中子星物理学的黄金时代。 ”进行了介绍。

中子星是“哪里神圣”的？

张承民说，中子星是大质量恒星演化到晚期，经过重力衰变超新星爆炸后生成的质量介于白矮星和黑洞之间的恒星。 如果一颗恒星死亡后形成的致密恒星的质量是太阳质量的1.35倍到2.1倍，小于中子星经常形成的太阳质量的1.35倍，白色矮星很可能形成。 大于太阳质量的3.2倍，就会形成黑洞。

张承民说:“中子星是宇宙最致密的天体之一，其密度比想象中要大。 地球直径约12756公里，如果把地球压缩成一颗中子星，其直径只有44米，可见其密度很大。 ”。

雾很大

天文学家认为，被重力挤压，中子星内部的质子和电子融合形成中子也是中子星名字的原因，但这并不是最终的结论。

张承民解释说，天文学家没有近距离透视过中子星，地球试验室也无法制造接近密度的物质，所以中子星多雾。

首先，中子星的内部结构是物理学行业重大的未解之谜。 一位研究者认为中子星核的中心位置将被中子占领，但其他人表示，巨大的压力将核物质推向更奇怪的粒子(胶子和夸克)。

其次，关于中子星内部上演的剧，科学家提供了很多剧情:夸克和胶子在其间自由游动。 或者说，极端能量会产生被称为“超子”的粒子，超子也由三个夸克组成，除了上下夸克之外，还至少含有一个夸克。 中子星是玻色-爱因斯坦的聚集状态，在这种物质状态下，所有亚原子粒子的“行为”就像单一量子力学的实体等。 但是，其中许多情节尚未得到证实。

张承民接着解释说:“另外，中子星的头上还蒙着很多‘神秘面纱’。 例如，中子星的磁场是如何形成和演化的，据观测，毫秒脉冲星的磁场比普通脉冲星的磁场低约1万倍，其演化细节是开启中子星磁场工作的奥秘。 中子星的最小磁场和最大磁场由什么条件决定？ 如果观测最快毫秒脉冲星的旋转周期只有1.39毫秒，宇宙之间是否存在更快的旋转？ 其速度是如何形成的？ 更重要的是，至今为止还没有人发现过脉冲星和黑洞的“双星之舞”，它们在宇宙深处的比例有多少？ 这些都是目前中国“天眼”fast关注的重要科学目标之一。 ”。

张承民进一步指出:“中子星的‘性格’很独特，研究有着重要的作用。”

首先，中子星高度致密，重力场强度比地球高约亿倍，超出了牛顿重力理论的范围，有必要通过爱因斯坦的广义相对论进行验证。 其次，中子星超强磁场也是等离子体理论在极端环境中的应用场所再次，中子星核心致密核物质是检测各种核物理理论的天然实验室，脉冲星的精确测量可以用于自主导航，可以验证爱因斯坦的引力波预言等。

张承民说:“更重要的是，脉冲星作为旋转中子星可以进行包括地面和空之间的实验室在内的多波段观测实验，这将大大提高大科学装置的精度，为宇宙的新发现提供载体。 所以，脉冲星和中子星一直是各国天文学家和物理学家积极关注的热点。 ”。

nicer窥视

张承民表示，为了揭开中子星的秘密，科学家发射了nicer空间探测器。 nicer耗资6200万美元，年升空，设在国际空之间的车站，首要目标是收集来自脉冲星(旋转中子星)的x光，这些x光的脉冲星表面温度达到数百万度。

图片证明: nicer图片来源:英国《自然》杂志网站

根据《自然》杂志的报道，nicer的观测结果和其他观测结果可以让天体物理学家明确中子星的质量和半径，这两个属性可以帮助揭示中子星内核上演了什么样的故事。