一項(xiàng)新的研究表明，天文學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了迄今為止最大的中子星，它甚至大到幾乎無(wú)法存在。

       中子星和黑洞一樣，都是死于超新星爆炸的恒星“尸體”。當(dāng)一顆恒星變成超新星時(shí)，它的殘骸核心會(huì)在自身的引力作用下坍塌。如果這些殘骸的質(zhì)量足夠大的話，它可能會(huì)形成一個(gè)黑洞，一種引力非常強(qiáng)大，甚至光都無(wú)法逃逸的天體。如果殘骸的核心質(zhì)量較小的話，它就會(huì)變成一顆中子星，之所以這樣命名，是因?yàn)樗�的重力�?qiáng)大到可以把質(zhì)子和電子一起壓碎，形成中子。

       “中子星既神秘又迷人，”位于弗吉尼亞州夏洛茨維爾的弗吉尼亞大學(xué)和國(guó)家射電天文臺(tái)的研究報(bào)告主要作者Thankful Cromartie在一份聲明中說(shuō)，“這些城市大小的天體本質(zhì)上是一團(tuán)團(tuán)巨大的原子核。”

       中子星通常很小，直徑約為12英里(19公里)左右，但它們的密度非常大。中子星的質(zhì)量通常和太陽(yáng)的質(zhì)量差不多;該聲明稱，一個(gè)立方體大小的中微子星物質(zhì)就有著約為1億噸的質(zhì)量，這相當(dāng)于整個(gè)人類人口的質(zhì)量。因此，中子星也就成為了宇宙中除黑洞之外密度最大的物體。

       盡管科學(xué)家們已經(jīng)對(duì)中子星進(jìn)行了數(shù)十年的研究，但中子星的許多謎團(tuán)仍未解開。例如，中子星這種難以置信的壓力會(huì)不會(huì)將中子進(jìn)一步壓碎成更小的亞原子粒子(夸克)?中子星的重力戰(zhàn)勝物質(zhì)、形成黑洞的臨界點(diǎn)是什么?

       研究報(bào)告的撰寫者之一、位于摩根敦西弗吉尼亞大學(xué)的莫拉•麥克勞克林(Maura McLaughlin)在另一份聲明中說(shuō):“這些恒星非常奇特。我們不知道它們是由什么構(gòu)成的，而且最關(guān)鍵的是，‘這種天體能有多大?’這個(gè)問(wèn)題要求我們對(duì)中子星上的奇異物質(zhì)有著一定的理解，但我們?cè)诘厍蛏系膶?shí)驗(yàn)室里根本無(wú)法創(chuàng)造出這樣的物質(zhì)。”

       這顆新探測(cè)到的中子星名為J0740+6620，距離地球約4600光年。它將2.14倍于太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)包裹在一個(gè)直徑只有15英里(25公里)的球體中。這個(gè)體積和質(zhì)量已經(jīng)接近單個(gè)天體在不被自身引力坍縮成黑洞的前提下，能夠變得最大和最緊湊的理論極限。

       美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)的天文學(xué)家、該研究的合著者斯科特·蘭塞姆(Scott Ransom)在一份聲明中說(shuō):“中子星有一個(gè)臨界點(diǎn)，在到達(dá)這個(gè)臨界點(diǎn)之后，由內(nèi)部極端密度產(chǎn)生的重力會(huì)超過(guò)中子抵抗進(jìn)一步坍縮的能力。我們發(fā)現(xiàn)的每一顆‘最大質(zhì)量’的中子星都讓我們更加接近那個(gè)臨界點(diǎn)，并幫助我們理解這些超大密度下的物質(zhì)的物理學(xué)。”

       J0740+6620是一種旋轉(zhuǎn)中子星，也被稱為脈沖星。脈沖星是“脈動(dòng)之星”的縮寫，它會(huì)從它的兩個(gè)磁極發(fā)射出兩束無(wú)線電波，像燈塔的燈塔一樣閃爍——因此得名。具體來(lái)說(shuō)，J0740+6620是一種被稱為毫秒脈沖星的脈沖星，它每秒會(huì)快速旋轉(zhuǎn)數(shù)百轉(zhuǎn)。

       天文學(xué)家通過(guò)一種叫做“夏皮羅延遲”的現(xiàn)象測(cè)量了這顆脈沖星的質(zhì)量。從本質(zhì)上講，脈沖星的白矮星伴星(一顆與中子星相互環(huán)繞的小而致密的恒星)所產(chǎn)生的引力會(huì)根據(jù)白矮星自身的質(zhì)量扭曲周圍的時(shí)空結(jié)構(gòu)。從地球的角度看，脈沖星的脈沖在經(jīng)過(guò)白矮星時(shí)，白矮星產(chǎn)生的時(shí)空扭曲會(huì)對(duì)這些脈沖產(chǎn)生數(shù)千萬(wàn)分之一秒的延遲。這樣的話，科學(xué)家們就可以通過(guò)測(cè)量這些延遲來(lái)計(jì)算白矮星的質(zhì)量，而通過(guò)分析脈沖星和白矮星相互環(huán)繞的方式，研究人員就可以估算脈沖星的質(zhì)量。

       麥克勞克林說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)是利用西弗吉尼亞州的格林班克望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行常規(guī)觀測(cè)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)的，本來(lái)這些觀測(cè)是為了尋找時(shí)空中無(wú)形的漣漪，即引力波。

       他說(shuō)，“在格林班克，我們正試圖探測(cè)來(lái)自脈沖星的引力波，為了做到這一點(diǎn)，我們需要觀測(cè)大量毫秒脈沖星。”

       科學(xué)家們?cè)?月16日的《自然天文學(xué)》雜志上詳細(xì)介紹了他們的發(fā)現(xiàn)。