这可能是有史以来发现的最大的超大质量中子星

这可能是有史以来发现的最大的超大质量中子星

根据一项研究,科学家已经发现可能是有史以来最大的中子星。中子星是夜空中最奇怪的星体。他们极度的被挤压:直径仅仅只有几英里质量却比太阳还大。测量数据已经显示有一颗名为MSPJ0740+6620的中子星是第一颗质量至少明确太阳质量两倍的中子星,这可能是这类星体可以达到的最大质量。

艺术家关于中子星的脉冲被白矮星弯曲的概念图

“发现越来越多高质量的中子星是一件刺激的事情因为它可以帮助我们维持中子星物态方程…,这描述了他们内部的物质如何作用,”这个研究的第一位作者和维吉尼亚大学的博士候选者撒克福克罗玛蒂这样告诉吉斯摩多。

计算中子星的质量对于开始理解这种奇怪的星体如何存在是很重要的。尽管宇航员大多认为中子星的质量在1.4个太阳质量左右,但是这一测量揭露了非常质量大的中子星例子。

一个国际的科学家联盟叫做北美纳赫兹引力波天文站在过去的12年内用绿岸和阿雷西博望远镜观察了许多中子星。这个努力是为了寻找低频引力波的一部分,他们在时空中的波纹正如这个激光干涉引力波天文站发现的那样但是波峰之间有更长的时间。特别是,他们对一种脉冲的中子星感兴趣,这种中子星准确来说是脉冲星。MSP J0740+6620就是这些脉冲星中的一个。

加拿大哥伦比亚加拿大的氢强度测绘实验(CHIME)的射电望远镜

研究者用绿岸望远镜对MSP J0740+6620精心的观察,用一种叫做相对论夏皮罗时间延迟的方法来确定它的质量。这种脉冲星和另外一个挤压的叫做白矮星的星体形成了双星。这两个星体互相围绕着运动,并且从我们在地球上的角度观察,他们从彼此前面经过。当白矮星从脉冲星的前面经过时,它似乎造成了脉冲的轻微延迟,因为由于白矮星的重力轻微扭曲了空间的形状导致光线必须传播稍微更长的路径。研究者用这样的方法去确定白矮星的质量并且反过来确定脉冲星的质量,根据发表在《自然天文学》上的论文,脉冲星的质量发现大约是太阳质量的2.14倍,并且肯定是多于太阳质量的两倍。

激光干涉引力(LIGO)波斯坦福天文站

发现这种系统对于研究来说是很稀少的,因为从我们在地球上的角度它们必须倾斜在刚好正确的角度上。克罗玛蒂说,但是当科学家观察到它们时,它们是最可靠的用来确定中子星质量的工具。她提到其他技术可能可以测量更大质量的中子星,但是其他的技术测量出结果没有那么准确。西维吉尼亚格林银行天文台的美国国家科学基金会项目主管哈什 · 古普塔解释,脉冲星的质量是这类星体质量的上限,任何更多一点的质量,它就会坍缩成黑洞。古普塔同时对于北美纳赫兹引力波天文站如何补充激光干涉引力波天文站和处女座引力波天文台的发现很激动。“就天文和致密物体的物理学来说这是非常重要的努力。”

图片:激光干涉引力波天文站(LIGO)探测到的来自双中子星合并的引力波事件GW170817

克罗玛蒂告诉吉斯摩多她期待着看到在这种星体上更多的数据,例如加拿大的氢强度测绘实验的射电望远镜更多的观测和从中子星内部构成探测器x光望远镜中对于这类星体半径的测量数据。这些观测可以帮助物理学家进一步提升我们对于这些奇特星体的知识。

克罗玛蒂说:“我觉得超级幸运能够参与到这么刺激的成果。”

中子星内部构成探测器(NICER)发射,SpaceX Falcon 9火箭

中子星是一个巨大恒星的塌缩核心,它在塌缩之前总质量在10到29个太阳质量之间。中子星是最小,密度最大的星,除了黑洞,假设的白洞,夸克星和奇异星以外。中子星有着大约10公里(6.2英里)的半径和大约1.4太阳质量的质量。它们是由一颗大质量恒星的超新星爆发与引力坍缩相结合产生的,这使得核心的压缩超过了白矮星的密度达到原子核的密度。


参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. gizmodo- Ryan F. Mandelbaum

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