中子星正在上升到宇宙中最美味天體的榜首。首先，它是密集的“核子義大利麵現在，我們有新的證據表明，最大質量的中子星的核心是由一種稱為夸克的奇異亞原子粒子「湯」組成的。
物理學家利用來自的數據進行了新的計算重力波首先檢測到來自2017年8月中子星碰撞，以及觀察品質驚人的中子星。他們的結論暗示了一個令人興奮的結果——最大質量的中子星的核心非常緻密，原子核不再存在，凝結成夸克物質。
研究人員表示，這是理解這些極端物體的奇怪內部結構的一個重要里程碑。
「確認中子星內部夸克核心的存在一直是最重要的目標之一中子星自從大約 40 年前首次考慮到這種可能性以來，物理學一直在研究，”理論物理學家 Aleksi Vuorinen 說赫爾辛基大學和赫爾辛基物理研究所。
中子星非常狂野。它們實際上已經死了——大質量恆星坍縮的殘餘物，質量在 8 到 30 個太陽質量之間（基於太陽質量的測量）。當這些恆星變成超新星時，它們的大部分質量都會被拋入太空。剩下的核心塌陷成一個密度極高的物體。
由此產生的中子星數量範圍約為 1.1 至2.3 太陽質量，擠成一個直徑僅 10 至 20 公里（6.2 至 12.4 英里）的密集小球體。五顆大型中子星，每顆的質量都比太陽大，可以輕鬆地排列在一起哈德良長城，並有剩餘空間。
當核心塌縮超新星發生時，構成該物體的原子中的質子和電子被壓縮成中子和中微子。中微子逃逸，使中子處於如此高壓的條件下，以至於它們融合在一起，使中子星本質上成為一個大核，密度超過是水的100兆倍在地殼的底部。 （這會產生「核子義大利麵」結構.)
但隨著深度的增加，密度預計會增加，這就是夸克物質核心的想法的由來。誇克是基本的亞原子粒子，它們結合形成複合粒子，例如質子和中子。
您可能可以看到這是怎麼回事。為了幾十年天文學家假設，在足夠高的熱量和密度下，中子會進一步分解成其組成夸克，形成一種夸克湯。
不過，要弄清楚中子星內部到底有什麼確實很困難。所以2017年8月的碰撞——GW170817- 這對天文學家來說非常令人興奮，因為當兩顆恆星靠得足夠近以致彼此發生引力變形時，它們的變化方式可以揭示有關其內部結構的信息。
Vuorinen 和他的團隊已經使用了重力波訊號與新的理論和粒子物理結果一起產生誘人的計算。他們發現，接近此類天體質量上限（至少是 2 個太陽質量）的中子星表現出的特徵表明存在巨大的夸克物質核心，其直徑超過中子星整個直徑的一半。
這並不是一個絕對的灌籃；但計算表明，如果這些恆星的核心是不是夸克物質。
“所有中子星都僅由核物質組成的可能性仍然很小，但並非零，”沃里寧解釋道。
「然而，我們能夠做的是量化這種情況所需的條件。簡而言之，緻密核物質的行為需要真正奇特。例如，聲速需要接近光速」。
中子星內部夸克物質的發現不僅本身就令人驚奇，它還可以幫助我們更了解宇宙的最早時刻。
宇宙學家認為，在宇宙誕生後的幾微秒內大霹靂被稱為夸克紀元，宇宙充滿了夸克-膠子等離子體的熱湯，它們迅速凝聚成強子。
如今，我們只能非常短暫地發現夸克物質粒子對撞機實驗;但一些大質量中子星也可能蘊藏著它。如果我們能夠描述夸克物質形成的中子星條件，那可以幫助我們更好地理解夸克時代。
自 GW170817 以來，LIGO-Virgo 合作已偵測到第二次中子星合併，更多合併開始湧入只是時間問題。
“我們有理由相信，引力波天文物理學的黃金時代才剛剛開始，我們很快就會在對自然的理解上見證更多這樣的飛躍，”沃里寧說。
該研究發表於自然物理學。
