中子星是宇宙中最极端的物体之一。它们由超巨星的坍缩核心形成，重量超过太阳，却被压缩成一个城市大小的球体。
这些奇异恒星的致密核心包含压缩成独特状态的物质，我们不可能在地球上复制和研究这些物质。这就是为什么 NASA 正在研究中子星并了解控制其中物质的物理原理。
我和我的同事一直在帮助他们。我们使用快速旋转的无线电信号测量它的质量。这使得科学家能够利用 NASA 的数据测量恒星的半径，从而为我们提供有关其内部奇异物质的最精确信息。
中子星里面有什么？
中子星核心的物质密度甚至比原子核还要大。作为宇宙中最致密的稳定物质形式，它被挤压到极限，濒临坍缩成。
了解物质在这些条件下的行为是对我们的基础物理理论的一个关键测试。
美国宇航局的中子星内部成分探索 (NICER) 任务正在试图解开这个极端物质的奥秘。
NICER 是国际空间站上的一台 X 射线望远镜。它探测来自中子星表面热点的 X 射线，这些热点的温度可达数百万度。
科学家通过模拟这些 X 射线的时间和能量来绘制热点图并确定中子星的质量和大小。
了解中子星的尺寸与其质量之间的关系将揭示其核心物质的“状态方程”。这告诉科学家中子星有多软或多硬？“可挤压性”如何？以及它是由什么构成的。
较软的状态方程表明，核心中的中子正在分裂成由较小粒子组成的奇异混合物。较硬的状态方程可能意味着中子会抵抗，从而形成更大的中子星。
状态方程还决定了中子星在它们碰撞。
解开中子星邻居之谜
NICER 的主要目标之一是一颗名为 PSR J0437-4715 的中子星，它是距离我们最近、最亮的毫秒。
脉冲星是一颗中子星，它每次旋转时都会发射出无线电波束，我们观察到的就是这种脉冲。
这颗特殊的脉冲星每秒旋转 173 次（速度与搅拌机一样快）。我们已经用穆里扬，位于新南威尔士州的澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的帕克斯射电望远镜。
使用 NICER 数据的团队面临着这颗脉冲星的挑战。来自附近星系的 X 射线使得准确模拟中子星表面热点变得困难。
幸运的是，我们能够利用无线电波找到脉冲星质量的独立测量值。如果没有这一关键信息，该团队就无法恢复正确的质量。
称量中子星的关键在于时间
为了测量中子星的质量，我们依靠爱因斯坦理论描述的效应，称为夏皮罗延迟。
巨大而致密的物体，例如? 在这种情况下，它的伴星是一颗白矮星 ? 扭曲了空间和时间。脉冲星和这颗伴星每 5.74 天绕行一次。
当脉冲星发出的脉冲穿过白矮星周围压缩的时空传播到我们这里时，它们会延迟几微秒。
这种微秒级的延迟很容易用 Murriyang 测量，例如 PSR J0437-4715 等脉冲星。该脉冲星和其他类似的毫秒级脉冲星定期被帕克斯脉冲星计时阵列项目利用这些脉冲星来探测。
由于 PSR J0437-4715 距离我们相对较近，因此从我们的角度来看，随着地球绕太阳旋转，它的轨道似乎略有摆动。这种摆动为我们提供了有关轨道几何形状的更多细节。我们利用这一点以及夏皮罗延迟来找到白矮星伴星和脉冲星的质量。
PSR J0437-4715 的质量和大小
我们计算了这颗脉冲星的质量是典型的中子星，约为太阳质量的 1.42 倍。这一点很重要，因为该脉冲星的大小也应为典型的中子星的大小。
科学家们利用 NICER 数据确定了 X 射线热点的几何形状，并计算出中子星的半径为11.4公里.这些结果给出了最精确的锚点尚未发现中等密度中子星的状态方程。
我们的新图景已经排除了最软和最硬的中子星状态方程。科学家将继续解读这对中子星内核存在奇异物质究竟意味着什么。
理论表明，这种物质可能包括具有逃离正常家园较大的颗粒或稀有颗粒，称为超子。
这些新数据补充了一个新兴的中子星内部模型，该模型也得到了以下信息：观察来自中子星碰撞和相关爆炸（称为千新星）的引力波。
Murriyang 长期以来一直协助 NASA 执行任务，并被用作阿波罗 11 号月球行走的大部分过程。
现在，我们利用这架标志性的望远镜“探究”中子星内部的物理特性，加深我们对宇宙的根本理解。
