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    不能超过2.16倍太阳质量,已确定中子星最大质量上限

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      【博科园-科学科普-留言评论有惊喜哦~( ^_^)】中子星是恒星演化到末期,经由重力崩溃发生超新星爆炸之后,可能成为的少数终点之一,质量没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩形成的一种介于白矮星和黑洞之间的星体,其密度比地球上任何物质密度大相当多倍(绝大多数的脉冲星都是中子星,但中子星不一定是脉冲星,有脉冲才算是脉冲星)。

      不能超过2.16倍太阳质量,已确定中子星最大质量上限

      两颗合并中子星,窄波束表示伽马射线暴,而涟漪的时空栅格则代表了合并的特征的各向同性引力波。从合并恒星中喷射出的漩涡状物质是能量较低的光的可能来源。图片版权:National Science Foundation/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet

      2016年2月在激光干涉引力波天文台(LIGO)工作的科学家宣布首次发现引力波时创造了历史。从那时起对引力波的研究有了很大的进展,并为研究宇宙和支配宇宙的规律开辟了新的可能性。例如:来自法兰克福大学的一个研究小组最近展示了如何利用引力波来确定巨大的中子星在坍缩成黑洞之前会发生什么。自20世纪60年代中子星首次被发现以来,这一直是个谜。现在随着一个质量上限的确立,科学家们将能够更好地理解物质在极端条件下的行为。

      这项研究最近发表在科学期刊《天体物理学杂志》上,标题是“利用引力波观测和准宇宙关系来确定中子星的最大质量”。该研究由法兰克福大学理论物理研究所主任卢西亚诺·里佐拉(Luciano Rezzolla)领导,由他的学生伊莱亚斯·韦(Elias Most)和卢卡斯·韦(Lukas Wei)提供协助。

      不能超过2.16倍太阳质量,已确定中子星最大质量上限

      中子星碰撞产生了强大的伽马射线爆发——以及像黄金这样的重元素。图片版权:Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

      研究小组分析了最近被称为GW170817的引力波事件的观测结果。这一事件发生在2017年8月17日,是由激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座天文台发现的第六次引力波。与之前的事件不同,这一事件的独特之处在于它似乎是由两个中子星的碰撞和爆炸引起的。而其他的事件发生在大约10亿光年之遥,GW170817只发生在距地球1.3亿光年的地方,这使得它能够快速的探测和研究。

      此外在事件发生后几个月进行的建模(以及使用钱德拉x射线天文台获得的数据),碰撞似乎留下了一个黑洞作为残余。该研究小组还采用了一种“普遍关系”的研究方法,这是几年前由法兰克福大学的研究人员开发的。这种方法意味着所有的中子星都有相似的性质,可以用无量纲的量来表示。结合GW的数据,得出结论:非旋转中子星的最大质量不能超过2.16倍太阳质量。

      不能超过2.16倍太阳质量,已确定中子星最大质量上限

      一颗坍缩的恒星产生的引力波产生的概念图。图片版权:aktuelles.uni-frankfurt.de

      正如Rezzolla教授在法兰克福大学的新闻稿中所解释的:理论研究的美妙之处在于它可以预测。然而理论迫切需要实验来缩小一些不确定性。因此观察到数百万光年之外的一种二元中子星的合并,以及通过我们的理论工作发现的普遍关系,使我们能够解开一个过去曾有过如此多的猜测的谜题,这是非常了不起的。这项研究是一个很好的例子,说明理论和实验研究如何能够同时产生更好的模型预测。

      在他们的研究发表几天后,来自美国和日本的研究小组独立证实了这一发现。同样重要的是,这些研究小组使用不同的方法和技术证实了研究结果。在未来,引力波天文学有望观测到更多的事件。通过改进的方法和更精确的模型,天文学家们可能会更多地了解宇宙中最神秘、最强大的力量。


      • 知识:科学无国界,博科园-科学科普

      • 参考:Goethe University Frankfurt am Main, The Astrophysical Journal Letters

      • 作者:Matt Williams

      • 内容:“博科园”判定符合今主流科学

      • 来自:Universe Today

      • 编译:中子星

      • 审校:博科园

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