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物理学家预测中子星可能比以前想象的还要大

时间:2021-07-22 10:18

Staring into space: Physicists predict neutron stars may be bigger than previously imagined

当一颗大质量恒星死亡时,首先会发生超新星爆炸。然后,剩下的要么变成黑洞,要么变成中子星。

这颗中子星是天文学家观测到的密度最大的天体,质量约为太阳的1.4倍。然而,人们对这些令人印象深刻的物体仍然知之甚少。现在,佛罗里达州立大学的一名研究人员在《物理评论快报》上发表了一篇文章,认为与铅核的中子皮有关的新测量可能需要科学家重新思考有关中子星总体大小的理论。

简而言之,中子星可能比科学家先前预测的要大。

罗伯特·o·劳顿(Robert O. Lawton)物理学教授豪尔赫·皮卡列维茨(Jorge Piekarewicz)说:“外层的尺寸,以及它如何进一步延伸,与中子星的大小有关。”

Piekarewicz和他的同事们计算出一种新的测量铅的中子表皮厚度的方法,它表明一个普通中子星的半径在13.25到14.25公里之间。根据早期对中子表皮的实验,其他理论认为中子星的平均大小在10到12千米左右。

Piekarewicz的工作补充了同样发表在《物理评论快报》上的一项研究,该研究是由托马斯·杰斐逊国家加速器设施铅半径实验(PREX)的物理学家们进行的。PREX团队进行了实验,使他们能够测量铅核的中子皮厚度为0.28飞米——或0.28万亿分之一毫米。

原子核由中子和质子组成。如果中子数量超过了原子核中的质子数量,那么多余的中子就会在原子核中心周围形成一层。这层纯中子被称为外壳。

正是这种表皮的厚度吸引了实验和理论物理学家,因为它可能会揭示中子星的整体大小和结构。虽然这个实验是在铅上进行的,但其物理原理适用于中子星——即比原子核大1万亿倍的物体。

Piekarewicz使用PREX小组报告的结果来计算中子星的新总体测量值。

Piekarewicz说:“我们在实验室里没有实验可以探测中子星的结构。”“中子星是一种非常奇异的物体,我们无法在实验室里重现它。所以,任何能在实验室里做的限制或告知我们中子星属性的事情都是非常有用的。”

PREX团队的新结果比以前的实验要大,这当然会影响到与中子星相关的整体理论和计算。Piekarewicz说,在这个问题上还有更多的工作要做,新的技术进步不断增加科学家对太空的理解。

“它正在推进知识的前沿,”他说。“我们都想知道我们从哪里来,宇宙是由什么组成的,宇宙的最终命运是什么。”