本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。中子星有多大？就恒星物体而言，这些极端、超密度的坍缩恒星其实相当小。但是不要小瞧他们，它们的质量相当于一个全尺寸的恒星，因为它们的密度实在太大了，可以说仅次于黑洞，科学家经常把它们的大小与一个大中型城市的宽度相比。但是中子星的直径到底多大呢？这是一个围绕科学界迷雾重重的问题！多年来，天文学家一直认为中子星的直径在19-27公里之间。考虑到中子恒星的距离和特性，这样的数据实际上是相当精确的，但科学家一直致力于将其缩小到更精确的测量范围。幸运的是，一个国际研究小组已经做到了这一点。据了解，来自马克斯·普朗克引力物理研究所、阿尔伯特·爱因斯坦研究所(AEI)的成员们使用来自几个不同的望远镜和天文台的数据，将中子星的大小区间估计缩小了两倍。“我们发现，典型的中子星，大约是我们的太阳的1.4倍重，半径约为11公里，”德国汉诺威研究所的研究小组组长巴德里·克里希南(BadriKrishnan)说。“我们的结果将半径限制在10.4到11.9公里之间。”也就是说，它的直径在20.8-23.8公里(13-14.8英里)之间。该团队的研究对象是一颗双星中子星，而这颗双星中子星合并产生的引力波是由LIGO(激光干涉仪引力波天文台)和Virgo财团在年探测到的。这个物体已经被多个望远镜研究过很多次，包括费米卫星、哈勃太空望远镜以及世界各地的其他望远镜和天文台。所有这些观测结果为马克斯·普朗克小组提供了大量数据。“双星合并是信息的主要来源!”柏林·卡帕诺说，他是汉诺威研究所的研究员，“中子星包含可观测宇宙中密度最大的物质。通过测量这些物体的属性，我们了解了在亚原子水平上支配物质的基本物理原理。”中子星的威力中子星是在大质量恒星耗尽燃料并坍缩时形成的，恒星的最中心区域——核心——崩塌，将每一个质子和电子挤压成一个中子。如果坍缩恒星的核心质量在1到3倍太阳质量之间，这些新产生的中子可以阻止坍缩，留下一颗中子星，而质量更高的恒星将继续坍缩成恒星质量的黑洞。但是坍缩成中子星会产生已知密度最大的物体——同样，一个太阳质量的物体被压扁到一个城市的大小。你可能以前听过另一个比较，相当戏剧化，那就是一个中子星物质的方糖在地球上的重量大约是1万亿公斤(或10亿吨)——大约相当于珠穆朗玛峰的重量。因此研究小组使用了一个基于对亚原子粒子在中子星内部的高密度下如何相互作用的基本理解的模型。但是既然其他恒星的大小可以变化很大，中子星的大小难道就不能变化吗?首先，澄清一下，在这项研究中引用的半径是一颗质量是太阳质量1.4倍的中子星的半径。“这是一个通常在文献中使用的基准质量，因为几乎所有在双星中观测到的中子星的质量都接近这个值，我们能够使用观测数据来估算1.4倍太阳质量中子星的半径，是因为我们预计几乎所有的中子星都是由同样的物质构成的。”不过对于其他“普通”恒星来说，它们的质量和半径之间的关系取决于许多变量，比如恒星核心融合的元素。无论如何，中子星的质量再次被缩小到一个区间，这表明科学家的研究是卓有成效的，我们正在一步一步揭开中子星的神秘面纱！
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