天文学家发现迄今为止最重的中子星
天文学家通过位在美国西维吉尼亚州的绿堤电波望远镜发现一颗迄今为止质量最大的中子星,它的自转速度非常快快,距离地球约4600光年。这颗打破纪录的中子星,其质量几乎达到理论预测中子星质量的上限,这是最让天文学家们震惊的一点。
艺术家想像的大质量中子星行经白矮星后方时,中子星讯号有时间延迟现象示意图 Credit: BSaxton, NRAO/AUI/NSF
中子星基本上是大质量恒星生命末期经历超新星爆炸后,残余核心被压缩而成,是已知宇宙中最稠密的正常天体。(理论上黑洞密度应该更大,但它已不算正常天体范围。)在中子星上,一颗方糖大小的中子星物质重量相当于地球上的1亿吨重,或相当于地球上全人类的总重量。虽然科学家致力研究这些天体,但了解依然不够。例如,中子星破裂后会变成超流体,它能自由流动吗?碎裂后的中子星会变成一团次原子夸克还是什么怪异粒子?让重力赢得最后胜利,使中子星变成黑洞的质量临界点是什么?
这次发现的中子星J0740+6620,其质量约为2.17倍的太阳质量,直径却仅约30公里,是迄今已知所有中子星中质量最大的,且接近理论上的中子星质量上限,再多一点可能就会因重力塌缩成黑洞。
由于这些天体的质量很大,其内部特性与一般的恒星截然不同,如果能找出其质量上限,对于了解这些天体的物理性质有极大助益。
当中子星向地球发出稳定的脉冲时,其伴星白矮星的通过扭曲了它周围的空间,从而在脉冲信号中产生了微妙的延迟
J0740+6620和一颗白矮星是双星系统,它们的轨道面侧向地球,天文学家可以从这种双星的互食周期和亮度变化等信息,估算出双星的精确质量。当中子星从白矮星后方通过时,会因白矮星重力场造成附近时空弯曲,造成中子星发出的光多绕些路,使脉冲电波抵达地球的时间有千万分之一秒的微小延迟,这种现象称为“夏皮罗时间延迟效应”。天文学家就可以利用这个微小延迟计算白矮星的质量。一旦白矮星的质量确认后,就可以反过来确认中子星J0740+6620的精确质量。
参考文献:
https://greenbankobservatory.org/most-massive-neutron-star-ever-detected/
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