中子星脈沖被白矮星扭曲的概念圖。供圖：B·薩克斯頓（B Saxton）。NRAO（美國國家射電天文臺National Radio Astronomy Observatory）/AUI（美國聯合大學公司）/NSF（美國國家科學基金會National Science Foundation）

根據研究，科學家們發現了有史以來最大的中子星。

中子星是天空中最奇怪的天體之一。它們非常致密：跨度只有幾英里，但比太陽還要重。測量表明，名為MSP J0740 + 6620的中子星是第一顆質量明確地至少為太陽質量兩倍星體，而大小卻跟已經發現的其他中子星差不多。

“發現越來越多的大質量中子星是令人興奮的事情，因為它有助于我們構建中子星的狀態方程……該方程描述了物質在其內部的行為。” 這項研究的第一作者，弗吉尼亞大學的博士候選人薩克伏·克羅瑪蒂（Thankful Cromartie）告訴本網（天文在線）。

計算中子星的質量對于理解這類奇怪天體的起源非常重要。盡管天文學家通常認為中子星質量約為太陽質量的1.4倍，但測量數據顯示了更多更重的案例。

在過去的12年中，納赫引力波天文臺(NANOGRAV)的國際科學家合作組織利用格林班克（Green Bank）望遠鏡和阿雷西博（Arecibo）望遠鏡觀測到了數十個中子星。這項工作是尋找低頻引力波的一部分，低頻引力波是時空的波動，就像激光干涉引力波天文臺（LIGO）發現的那樣，但是低頻引力波的波峰之間的時間更長。具體來說，他們對被稱為脈沖星的脈沖中子星更感興趣，MSP J0740 + 6620是脈沖星之一。

研究人員利用相對論中的夏皮羅時間延遲效應（relativistic Shapiro delay），使用格林班克（Green Bank）望遠鏡對MSP J0740 + 6620進行了專門觀察以確定其質量。這個脈沖星與另一個被稱為白矮星的致密天體形成了一個雙星。這兩個天體相互繞轉，從我們在地球上的觀察角度來看，這兩個物體彼此并排通過。當白矮星經過脈沖星的前方時，似乎會引起脈沖的輕微延遲，因為白矮星的引力會稍微扭曲空間的形狀，因此光線必須經過更長的路徑。根據《自然·天文學》雜志上發表的論文報導，研究人員使用這種方法來確定白矮星的質量，進而確定脈沖星的質量，他們發現脈沖星的質量大約是太陽質量的2.14倍，并且絕對是太陽質量的兩倍以上。

很難找到這類雙星系統進行研究，因為從我們在地球上的角度來看，它們必須以正確的角度傾斜。然而，當科學家們發現它們時，它們是確定中子星質量的最可靠工具之一。克羅馬蒂（Cromartie）指出，盡管其它技術可能已經測量到了更大質量的中子星，但是這也可能是這些技術不太精確的結果。

西弗吉尼亞州格林班克（Green Bank）天文臺的NSF（美國國家科學基金會National Science Foundation，NSF）計劃主任哈沙爾·古普塔（Harshal Gupta）解釋說，這種脈沖星的質量可能已經處于此類天體的上限，甚至再多一點就可能坍塌成黑洞。古普塔（Gupta）也對納赫引力波天文臺(NANOGRAV)如何完善激光干涉引力波天文臺（LIGO）和處女座引力波觀測站觀測結果感到興奮。“在天文學和致密物體物理學方面，這是一項非常扎實的研究。”

克羅馬蒂（Cromartie）告訴告訴本網（天文在線），她期待看到更多有關這些天體的數據，例如來自加拿大氫強度測繪實驗（Canadian Hydrogen Intensity mapping Experiment，CHIME）的射電望遠鏡的更頻繁觀察，以及中子星內部構成探測器（NICER）的 X射線太空望遠鏡對天體半徑的測量。這些觀察結果可以幫助物理學家們進一步完善對這些奇異天體的了解。

克羅馬蒂（Cromartie）說：“能參與如此令人興奮的成果，我感到非常幸運。”

中子星是巨大恒星的坍縮核心，大恒星在坍縮前的總質量在10-29倍太陽質量。中子星是體積最小、密度最大的恒星，不包括黑洞、假想的白洞、夸克星和奇異星。中子星的半徑約為10公里（6.2英里），質量約為1.4太陽質量。它們是由大質量恒星的超新星爆炸以及引力坍塌造成的，該爆炸將核心從白矮星的密度壓縮到原子核的密度。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. 3xshan- gizmodo- Ryan F. Mandelbaum

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