生活并不真的像一盒巧克力,但似乎有些东西存在。中子星是宇宙中密度最大的物体之一,其结构与巧克力非常相似,中心要么是粘的,要么是硬的。
这些中心由什么样的粒子结构组成仍然未知,但揭示这一令人惊讶结果的新理论工作可以让我们更进一步了解这些死亡恒星的奇怪内部结构,以及我们宇宙中可能出现的极端情况。
中子星是相当不可思议的。如果我们考虑作为物质浓度巨大(如果不是无限)的物体,中子星在宇宙最密集奖中获得第二名。一旦一颗质量约为太阳质量 8 至 30 倍的恒星耗尽了其核心可融合的物质,它就不再受到热量向外压力的支撑,从而使核心在重力作用下崩溃,因为它的外壳周围气体飘入太空。
由此产生的它的质量减少到大约是太阳质量的 2.3 倍,但它被挤压成一个直径仅 20 公里(12 英里)的球体。这些东西都是大写字母密集的——在如此令人兴奋的压力下,物质究竟会发生什么,这是科学家们迫切想知道的。
一些研究表明,原子核聚集在一起直到形成。其他人则认为,在恒星内部更深处,压力变得如此极端,以至于原子核完全不复存在,。
现在,由德国歌德大学卢西亚诺·雷佐拉 (Luciano Rezzolla) 领导的理论物理学家发现,中子星可能类似于具有不同馅料的巧克力。
该团队将理论核物理和天体物理观测结合起来,开发了一套超过一百万个“状态方程”。这些方程将给定系统(在本例中为中子星)的压力、温度和体积联系起来。
利用这些,研究小组开发了中子星声速的尺度相关描述。这就是有趣的地方。给定物体(无论是恒星还是行星)的声速可以揭示其内部结构。
就像地震波一样和通过不同密度的材料以不同的方式传播,揭示结构和层,在恒星中反弹可以揭示恒星内部正在发生的事情。
当研究小组使用状态方程研究中子星的声速时,它们的结构并不全面一致。相反,质量范围下端的中子星(低于太阳质量的 1.7 倍)似乎具有柔软的地幔和较硬的核心,而那些高于 1.7 倍太阳质量的中子星则具有坚硬的地幔和柔软的核心。
“这个结果非常有趣,因为它使我们能够直接测量中子星中心的可压缩程度,”雷佐拉 说。
“中子星的行为显然有点像巧克力果仁糖:轻星类似于那些中心有榛子、周围环绕着软巧克力的巧克力,而重星可以被认为更像是那些硬层包含软馅料的巧克力。”
这似乎符合中子星内部结构的核意大利面和夸克汤解释,但它也提供了新的信息,可以帮助在未来的工作中模拟各种质量的中星。
这也可以解释为什么所有中子星的直径都大致相同(约 20 公里),无论它们的质量如何。
“我们广泛的数值研究不仅使我们能够预测中子星的半径和最大质量,而且还可以对双星系统中的可变形性设定新的限制,即它们通过引力场相互扭曲的程度。”物理学家克里斯蒂安·埃克说歌德大学的。
“这些见解对于通过未来的天文观测和探测来查明未知的状态方程将变得尤为重要。来自合并的恒星。”
巧克力果仁核意大利面夸克汤,有人要吗?