在中子星等超致密天体中发现的一种非常奇怪的物质形式,看起来像是宇宙中最强材料的良好候选者。根据新的计算,它的强度比钢铁高 100 亿倍。
“这是一个疯狂的大人物,”印第安纳大学伯明顿分校的物理学家查尔斯霍洛维茨说告诉《科学新闻》,“但这种材料也非常非常致密,因此有助于使其更坚固。”
中子星是大质量恒星生命周期的终点之一。一旦恒星的核心燃烧成铁,它就会坍缩,将质子和电子挤压成中子和。
中微子会逸出,但中子会密集地堆积在直径仅 10 至 20 公里(6 至 12 英里)的物体中。
这种令人难以置信的高密度对恒星中的原子核产生了一些奇怪的影响。当你越来越靠近中心时,密度就会增加,将原子核挤压在一起,直到它们变形并融合在一起。
由此产生的核结构被认为类似于意大利面——因此得名——在恒星地壳内部形成。有些结构像烤宽面条一样被压扁成片状,有些是布卡蒂尼管,有些是意大利面条状的线,还有一些是面疙瘩状的团块。它们的密度极大,超过水的100万亿倍。
(卡普兰和霍洛维茨/arXiv)
正如你可以想象的那样,在实验室环境中重现这种密度是不可能发生的——所以遗憾的是没有人能够建造核电站面条折断机。幸运的是,科学家们现在可以使用强大的计算机模拟,所以他们使用的是这个。
他们创建了模拟核意大利面模型,并施加压力来观察材料的反应。他们发现,打破核意大利面所需的力量是打破钢铁所需力量的 100 亿倍。
虽然地壳之前已计算为异常强大同样,核意大利面的味道更浓。这一结果表明,中子星的离子外壳会比中间的面食更早破裂。
研究人员表示,这反过来可能会在某些情况下对地壳破裂产生影响,例如在中子星合并或者磁星爆发。
“此外,”研究人员在他们的论文中写道”,“这项工作预测的核面食的巨大强度和密度表明,中子星可能支撑着地壳内巨大的‘埋藏’山脉。”
这意味着,由于这些密集区域,中子星的内部可能是凹凸不平的。如果是这样的话,中子星可能会不断产生- 时空结构中的涟漪。
他们不会很强。当然,激光干涉仪引力波天文台的当前设置不足以检测到(激光雷达),考虑到检测两个之间的大规模碰撞有多么困难。
但也许未来对 LIGO 的升级可以提高其灵敏度。或者激光干涉仪空间天线(丽莎)天文台计划于 2034 年发射,也许能够探测到这些微弱的波。
这项研究不仅揭示了核意大利面的性质,还为未来的观察奠定了基础,有一天可能会提供其存在的具体证据。