对中子星内部设定新的限制

我们如何理解无法在地球上复制的环境？ 这是天体物理学家一直面临的挑战。 在某些情况下，主要是弄清楚如何将众所周知的物理学应用于极端条件，然后将这些方程的输出与观察结果进行比较。 但值得注意的例外是中子星，其相关方程变得相当棘手，而且观测结果并没有提供太多细节。

因此，虽然我们确信在这些物体的表面附近有一层近乎纯的中子，但我们并不完全确定它们的最深处可能存在什么。

本周，《自然》发表了一项研究，试图让我们更接近理解。 它没有给我们答案——仍然有很多不确定性。 但这是一个了解科学家如何从广泛来源获取数据并开始减少这些不确定性的过程的绝佳机会。

中子呢？

构成中子星的物质开始于大质量恒星核心附近的电离原子。 一旦恒星的聚变反应停止产生足够的能量来抵消引力，这种材料就会收缩，并承受越来越大的压力。 粉碎力足以消除原子核之间的界限，形成质子和中子的巨大汤。 最后，甚至该区域的电子也被迫形成许多质子，将它们转化为中子。

这最终提供了一个力来压缩重力的破碎力。 量子力学可以防止中子在很近的地方占据相同的能量状态，这可以防止中子靠近，从而防止坍缩成黑洞。 但有可能在大量中子和黑洞之间存在一个中间状态，中子之间的边界开始坍塌，导致它们的组成夸克的奇怪簇。

这些类型的相互作用受到强大的力的影响，它将夸克结合成质子和中子，然后将这些质子和中子结合成原子核。 不幸的是，涉及极端力的计算在计算上非常昂贵。 因此，不可能让它们在中子星中发现的那种能量和密度下工作。

但这并不意味着我们被困住了。 我们对可以在相关能量下计算的强力有粗略的估计。 尽管这些给我们留下了很大的疑问，但可以使用各种经验证据来减少这些不确定性。

你如何看待中子星

中子星的质量非常紧凑，在仅约 20 公里宽的物体内压缩的质量超过了太阳的质量。 我们所知道的最近的距离是数百光年，而且大部分距离要远得多。 所以，似乎不可能对这些东西的描绘方式做太多事情，对吧？

不完全的。 许多中子星与另一个天体在系统中——在某些情况下是中子星。 这两个物体影响彼此轨道的方式可以告诉我们很多关于中子星质量的信息。 NASA 还拥有一个附属于国际空间站的专用中子星天文台。 NICER（中子星内部成分探测器）使用一组 X 射线望远镜来获取中子星旋转时的详细图像。 这使她能够执行诸如跟踪文件之类的操作 单一热点行为 在恒星的表面。

最重要的是，对于这项工作，NICER . 可以 时空畸变检测 围绕大型中子星，并使用它来合理准确地估计它们的大小。 如果结合对中子星质量的可靠估计，就有可能计算出密度并将其与您期望的纯中子的密度进行比较。

但在评估中子星的形成时，我们不仅仅局限于光子。 在过去的几年里， 中子星合并 通过引力波检测到，该信号的确切细节取决于进行合并的恒星的特性。 因此，这些合并也有助于排除一些潜在的中子星模型。