中子星的结构什么样？像是夹心巧克力

看起来最好吃的天体是什么？如果你喜欢吃夹心巧克力，那就是中子星！

有趣的新研究揭示了有的中子星外壳坚硬而核心柔软，然而其他中子星外部柔软核心坚硬

一位艺术家对中子星的描绘，这颗中子星包含了整个太阳的质量，被压缩成一个曼哈顿城市尺寸的球。

（图片版权：航空航天局戈达德太空飞行中心）

新的研究表明，中子星就像各种星际糖果：轻的中子星外壳柔软，核心坚硬，像填满坚果的巧克力果仁糖；而重的中子星外部坚硬，内部柔软，更像巧克力软糖。

物理学家列出了大量中子星内部状态方程，考虑了核物理学理论以及中子星的实际天文观测结果，才得出了这个结论。

“结果很有意思，因为它以一种直观的方式向我们展示了中子星核心所能达到的压缩程度，”德国歌德大学理论物理研究所天体物理学家，同时也是研究的作者之一的卢西亚诺 瑞泽拉（Luciano Rezzolla）说道，“很显然中子星有一点像夹心巧克力：轻的中子星就像软巧克力的中心填了一颗榛子，然而重的中子星更像硬外层里包含着柔软夹心的巧克力。”

法兰克福歌德大学。图源：german-u15

当一颗恒星内核的质量与太阳的相当或更大时，这颗恒星坍塌后就形成了中子星，残骸被压缩成城市大小，从而导致了密度极大的极端状态和材料的诞生，一茶匙的量重达40亿吨。

这些极端条件使中子星无法在地球上被有效地模拟，意味着这些中子星的内部从60余年前中子星被发现起就一直藏在迷雾之中。

瑞泽拉和同事通过测量中子星内部的音速对其研究。这项技术利用声音传播时对传播介质的压缩，测定介质物体的软硬，在日常生活中得到了广泛应用。比如，这套音速法在探索地球内部以及石油和其他沉积物上取得了显著成功。

示意图中重中子星在左，轻中子星在右，它们被画成了星际糖果的样子。（图片版权：彼得凯夫尔(Peter Kiefer)、卢西亚诺 瑞泽拉）

把音速代入它们的状态方程，研究者发现小于1.7倍太阳质量的中子星‘内软外硬，中子星质量大于1.7倍太阳质量则内硬外软。

该团队的研究还发现了一些中子星之前未查明的特征。特别是团队计算发现，不管质量多大，中子星的半径似乎都只有约7.5英里（12千米），约为歌德大学所在地法兰克福的直径。这种尺寸一致的现象貌似不太可能，但是所有中子星的生命都始于一个1.18至1.97之间太阳质量的内核，这些核心所有尺寸上的小区别都会在压缩到半径只有十千米左右后被弱化。

法兰克福市鸟瞰图。图源：goodfreeephotos

研究可能也助于揭示双星系统中的中子星是如何发射引力波的，引力波是时空中的微小涟漪，能用地球上及其敏锐的激光干涉仪测量。

“我们广泛的数据研究不仅使我们能预测中子星的半径和最大质量，也能为中子星的双星系统设立新的变形极限——即两颗中子星在引力场中相互间的最大扭曲程度，”克里斯蒂安 埃克尔(Christian Ecker)荷兰乌得勒支大学的科学家，也是研究的共同作者，说道。“这些认识对于准确解释未来天文观测结果未知的状态方程以及恒星融合引发的引力波的探测结果将会变得至关重要。”

艺术家对两颗融合前互相螺旋靠近的中子星的想象。图源：esa

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艺术家对超磁中子星（又名磁陀星）上爆发的描绘。来源：nasa

中子星是巨大的超巨星坍塌形成的核心，超巨星总质量在10到25倍太阳质量之间，如果恒星富含铁的话质量会更大。除了黑洞和其他假想存在的天体（如白洞，夸克星，奇异星），中子星是已知最小密度最大的天体。新的内容会被加到选择部分上的最近重点领域。

中子星是巨大的超巨星坍塌形成的核心，超巨星总质量在10到25倍太阳质量之间，如果恒星富含铁的话质量会更大。除了黑洞和其他假想存在的天体（如白洞，夸克星，奇异星），中子星是已知最小密度最大的恒星类天体。中子星的半径在10千米（6英里）左右，质量约1.4倍太阳质量。它们来自于超新星爆发，因引力坍塌而收缩，引力坍塌使中子星密度超过白矮星密度，达到了原子核的密度。

BY:Robert Lea

FY:高中老油条

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