用于获得最佳测量的中子星尺寸的引力和核物理

根据新的结果，中子星是最密集的物体天文学家可以直接观察到地球大约22公里的球体中的半百万倍。该插图将中子星的大小与汉诺威汉诺威的汉诺威周围的地区进行了比较。

国际团队采用一种新颖的方法，结合引力 - 波观测，多信使天文和核物理学来获得最佳测量中子星尺寸的最佳测量。

由Max Planck引力物理学研究所（Albert Einstein Institute; AEI）领导的国际研究团队已经获得了最大中子恒星的新测量。为此，它们组合了一般的第一原理描述中子星形物质的未知行为与二元中子星合并GW170817的多信使观察。他们今天在自然天文学中出现的结果比以前的极限更严格，并且表明典型的中子星具有接近11公里的半径。他们还发现，在大多数情况下，与黑洞合并的中子恒星在大多数情况下都可能被吞下，除非黑洞很小和/或迅速旋转。这意味着虽然这种合并可能是可观察到的引力波来源，但它们在电磁频谱中是看不见的。

“二元中子星兼并是一个金矿的信息！” Collin Capano说，IEI汉诺威的研究员和自然天文学研究的主要作者。“中子恒星在可观察到的宇宙中含有最密集的物质。事实上，它们是如此密集和紧凑，你可以将整个星星视为一个原子核，扩大到城市的大小。通过测量这些物体的属性，我们了解到在子原子水平管理问题的基本物理学。“

“我们发现典型的中子明星，因为我们的太阳大约11公里的大约为大约11公里的大约1.4倍，”巴德里克里希南说，他在河内汉诺威领导的研究团队。“我们的结果限制了半径可能在10.4和11.9公里之间的某个地方。这是两个比以前的结果更严格的因素。“

二元中子星形兼并作为天体物理宝库

中子恒星是紧凑的超新星爆炸的非常密集的残余物。他们是一个城市的大小，最多两倍于我们太阳的质量。中子丰富的，极其密集的表现如何不为人知，并且不可能在地球上的任何实验室中创造这样的条件。物理学家提出了各种型号（状态方程），但这是未知这些模型的（如果有的话）在自然界中正确地描述中子星形。

两个励脉和合并中子恒星的数值相对论模拟。更高的密度以橙色显示，较低的密度以蓝色显示。

二元中子恒星 - 例如GW170817的合并，在2017年8月观察到的GW170817，这是最令人兴奋的天体物理事件，当时在极端条件和潜在的核物理学中更多地了解更多信息。由此，科学家又可以确定中子恒星的物理性质，例如它们的半径和质量。

研究团队使用基于第一原理的模型描述解亚粒子如何在中子恒星内发现的高密度相互作用。值得注意的是，随着团队所示，可以将少于万亿毫米的长度尺度的理论计算与天体物理物体的观察结果比较超过一亿光年。

“这有点令人难以置信，”卡纳诺说。“GW170817是由两座城市大约120万年前的碰撞引起的，当时恐龙在地球上散步时。这发生在一十亿万亿公里的星系上。从中，我们已经获得了次原子物理学的洞察力。“

中子明星有多大？

研究人员使用的第一原理描述预测中子恒星的状态方程的整个族，这是直接源自核物理学。来自这个家庭，作者选择了最有可能解释不同天体物理观测的成员;他们选择了模特

这同意来自公共利胶和处女座数据的GW170817的引力波观察，其产生短寿命的超大型中子恒星作为合并的结果，并且在GW170817的电磁对应物观测中与最大中子星质量的已知约束一致。

这不仅允许研究人员派生关于密集物理物理的强大信息，而且还可以获得迄今为止中子恒星大小的最严格的限制。

未来的引力波和多信使观察

“这些结果很令人兴奋，不仅仅是因为我们能够大大改善中子星半径测量，而是因为它给了我们一个窗户进入了合并二进制中中子星的最终命运，”出版物的合作者斯蒂芬妮布朗说和Aei Hannover的博士学生。新结果意味着，通过GW170817（如GW170817），设计灵敏度的Ligo和Virgo探测器将能够容易地区分，从引力波单独，两个中子恒星或两个黑洞是否合并。对于GW170817，电磁光谱中的观察至关重要，使得这种区别。

研究团队还发现，对于混合二进制（用黑洞合并的中子星），单独的引力波合并观察将难以区分从二进制黑洞的这种事件。在合并之后，在电磁谱或引力波中的观察将是至关重要的。

然而，事实证明，新结果也意味着混合二元合并的多信使观察不太可能发生。“我们已经表明，在几乎所有情况下，中子星不会被黑洞和吞咽整体撕裂，”Capano解释道。“只有当黑洞非常小或快速旋转时，才会吞咽之前扰乱中子星;只有这样，我们可以预期除了引力波之外可以看到任何东西。“

未来的光明未来

在下十年中，现有的引力波检测器将变得更加敏感，并且将开始观察额外的探测器。该研究团队预期从合并二元中子恒星的比较引力波检测和可能的多信使观察。这些合并中的每一个都会提供有关中子明星和核物理学更多了解更多信息的机会。