天体物理学家确定中子恒星的新约束

时间：2021-07-21 10:52:02 来源：

与法兰克福市相比，这是典型中子星的尺寸范围。Lukas Weih，Goethe大学，卫星图片：Geobasis-de / BKG（2009）谷歌

中子明星有多大？以前的估计从8到16公里变化。歌德大学法兰克福的天体物理学家现在通过使用来自重力波的测量支持的详细统计方法，在1.5公里内成功地成功地确定了中子恒星的大小。研究人员的报告出现在当前的物理审查信件中。

中子恒星是我们宇宙中最密集的物体，质量大于我们的太阳压实成一个相对较小的球体，其直径与法兰克福市的直径相当。然而，这只是一个粗略的估计。40多年来，确定中子恒星大小的确定是核物理的圣杯，其解决方案将提供有关核密密性问题的基本行为的重要信息。

来自合并中子恒星（GW170817）的重力检测的数据对解决该难题进行了重要贡献。在2017年底，Luciano Rezzola教授，歌德大学的理论物理研究所，法兰克福和FIAS，与他的学生伊利亚斯大多数和Lukas Weih已经利用了这些数据来回答关于中子恒星可以的最大质量的长期问题在折叠到黑洞之前的支持 - 结果也被世界各种其他群体确认。在这个第一个重要结果之后，在Juergen Schaffner-Bielich教授的帮助下，同一团队已经努力为中子恒星的大小设定更严格的约束。

问题的关键是描述中子恒星内部问题的状态的等式是不知道的。因此，物理学家决定追求另一条路径：它们选择了统计方法，以确定狭窄限制内中子恒星的大小。为了设置新限制，通过求解描述这些相对论恒星的平衡并将这种大型数据集组合来自GW170817引力波检测的约束，计算了超过20亿的中子恒星理论模型的中子恒星的理论模型。

“这种类型的方法在理论物理学中并不罕见，”备注重新调查，补充说：“通过探索所有可能的参数值的结果，我们可以有效降低我们的不确定性。”结果，研究人员能够确定仅1.5 km的典型中子星的半径：它位于12到13.5公里之间，结果可以通过未来的引力波检测进一步改进。

“然而，随着中子恒星的扭曲可以有双解决方案，”Schaffner-Bielich评论。事实上，在超高密度，物质大大改变了其性质并经历了所谓的“相转变”。这类似于在从液体到固态的液体冻结和过渡时发生的水。在中子恒星的情况下，这种转变被推测以将普通物变为“夸克物”，产生将具有与其中子星“双胞胎”的完全相同的质量的恒星，但这将要小得多，因此更紧凑。

虽然没有明确的证明他们的存在，但它们是合理的解决方案，而法兰克福的研究人员则考虑到这种可能性，尽管双星暗示的是额外的并发症。这项努力最终得到了他们的计算揭示了意想不到的结果：双星在统计上罕见，在两个这样的恒星的合并期间不能变形。这是一个重要的发现，因为它现在允许科学家们可能排除这些非常紧凑的物体的存在。因此，未来的引力观测将揭示中子恒星是否具有异国情调的双胞胎。

出版物：Elias R. MOST，等。，“关于GW170817的中子恒星的半径和潮汐脱落性的新约束，”物理评论信，2018年; DOI：10.1103 / physrevlett.120.26110

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