中子星正在上升到宇宙中最美味天体的榜首。 首先，它是密集的“核意大利面现在，我们有新的证据表明，最大质量的中子星的核心是由一种称为夸克的奇异亚原子粒子“汤”组成的。
物理学家利用来自的数据进行了新的计算首先检测到来自2017年8月中子星碰撞，以及观察质量惊人的中子星。 他们的结论暗示了一个令人兴奋的结果——最大质量的中子星的核心非常致密，原子核不再存在，凝结成夸克物质。
研究人员表示，这是理解这些极端物体的奇怪内部结构的一个重要里程碑。
“确认中子星内部夸克核心的存在一直是最重要的目标之一自从大约 40 年前首次考虑到这种可能性以来，物理学一直在研究，”理论物理学家 Aleksi Vuorinen 说赫尔辛基大学和赫尔辛基物理研究所。
中子星非常狂野。 它们实际上已经死了——大质量恒星坍缩的残余物，质量在 8 到 30 个太阳质量之间（基于太阳质量的测量）。 当这些恒星变成超新星时，它们的大部分质量都会被抛入太空。 剩下的核心塌陷成一个密度极高的物体。
由此产生的中子星数量范围约为 1.1 至2.3 太阳质量，挤成一个直径仅 10 至 20 公里（6.2 至 12.4 英里）的密集小球体。 五颗大型中子星，每颗的质量都比太阳大，可以轻松地排列在一起哈德良长城，并有剩余空间。
当核心塌缩超新星发生时，构成该物体的原子中的质子和电子被压缩成中子和。 中微子逃逸，使中子处于如此高压的条件下，以至于它们融合在一起，使中子星本质上成为一个大核，密度超过是水的100万亿倍在地壳的底部。 （这会产生“核意大利面”结构.)
但随着深度的增加，密度预计会增加，这就是夸克物质核心的想法的由来。夸克是基本的亚原子粒子，它们结合形成复合粒子，例如质子和中子。
您可能可以看到这是怎么回事。 为了几十年天文学家假设，在足够高的热量和密度下，中子会进一步分解成其组成夸克，形成一种夸克汤。
不过，弄清楚中子星内部到底有什么确实很困难。 所以2017年8月的碰撞——GW170817- 这对天文学家来说非常令人兴奋，因为当两颗恒星靠得足够近以致彼此发生引力变形时，它们的变化方式可以揭示有关其内部结构的信息。
Vuorinen 和他的团队已经使用了信号与新的理论和粒子物理结果一起产生诱人的计算。 他们发现，接近此类天体质量上限（至少 2 个太阳质量）的中子星表现出的特征表明存在巨大的夸克物质核心，其直径超过中子星整个直径的一半。
这并不是一个绝对的灌篮； 但计算表明，如果这些恒星的核心是不是夸克物质。
“所有中子星都仅由核物质组成的可能性仍然很小，但并非零，”沃里宁解释道。
“然而，我们能够做的是量化这种情况所需的条件。简而言之，致密核物质的行为需要真正奇特。例如，声速需要接近光速”。
中子星内部夸克物质的发现不仅本身就令人惊奇，它还可以帮助我们更多地了解宇宙的最早时刻。
宇宙学家认为，在宇宙诞生后的几微秒内被称为夸克纪元，宇宙充满了夸克-胶子等离子体的热汤，它们迅速凝聚成强子。
如今，我们只能非常短暂地发现夸克物质粒子对撞机实验; 但一些大质量中子星也可能蕴藏着它。 如果我们能够描述夸克物质形成的中子星条件，那可以帮助我们更好地了解夸克时代。
自 GW170817 以来，LIGO-Virgo 合作已检测到第二次中子星合并，更多合并开始涌入只是时间问题。对更多合并的分析可以帮助团队进一步验证他们的计算，并消除不确定性。
“我们有理由相信，引力波天体物理学的黄金时代才刚刚开始，我们很快就会在对自然的理解上见证更多这样的飞跃，”沃里宁说。
该研究发表于自然物理学。
