中子星有多??？直徑22公里的球體重達(dá)兩倍太陽質(zhì)量

據(jù)國外媒體報道，依據(jù)最新一項研究表明，大多數(shù)中子星相當(dāng)于將兩倍太陽質(zhì)量塞入一個直徑22公里的球體，這樣的體積意味著黑洞通常可以直接吞噬整個中子星。

中子星是大質(zhì)量恒星變成超新星后殘留的恒星尸體，其密度非常大，一湯匙體積中子星質(zhì)量放在地球表面，相當(dāng)于珠穆朗瑪峰的重量，相比之下一湯匙太陽質(zhì)量僅5磅。雖然中子星的質(zhì)量多年以來保持一定范圍，但要準(zhǔn)確確定其直徑仍十分困難。多數(shù)天文學(xué)家認(rèn)為，中子星的質(zhì)量被壓縮到一個城市大小的球體之中。

目前，最新一項研究將引力波測量和其他技術(shù)結(jié)合起來，對中子星體積大小做出迄今最精確的分析，結(jié)果顯示，一顆“標(biāo)準(zhǔn)”的中子星直徑大約22公里，當(dāng)它們接近宇宙另一個最神秘天體——黑洞的時候，其大小也會產(chǎn)生重要影響。最新測量結(jié)果表明，通常情況下，一個黑洞完全可以吞噬整個中子星，但是天文學(xué)家使用傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡很難發(fā)現(xiàn)相關(guān)證據(jù)。

中子星如何形成

大質(zhì)量恒星核聚變時耗盡氣體將發(fā)生爆炸，當(dāng)恒星物質(zhì)朝向所有方向猛烈噴發(fā)時，剩余的恒星物質(zhì)就會凝結(jié)成中子星，如果一顆恒星的質(zhì)量足夠大，其殘余質(zhì)量就會進(jìn)一步凝聚成黑洞。

像太陽這樣獨立恒星構(gòu)建的行星系統(tǒng)在宇宙中是少數(shù)的，大多數(shù)恒星處于多恒星組成的行星系統(tǒng)，當(dāng)兩顆大質(zhì)量恒星發(fā)生進(jìn)化演變時，其所在行星系統(tǒng)最終會以兩顆中子星、兩個黑洞，或者兩者其一的形式存在。近年來，天文學(xué)家開始研究探測多恒星系統(tǒng)，當(dāng)它們死亡螺旋進(jìn)入另一顆恒星引力范圍時會拋出引力波，這就是天文學(xué)家近期對中子星體積大小進(jìn)行極其精確測量的方法。

2017年，美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）和意大利室女座探測器接收到一個引力波信號，表明兩顆中子星在距離地球大約1.2億光年之外碰撞。不久之后，傳統(tǒng)天文臺開始觀測電磁波碰撞，這些發(fā)現(xiàn)對于中子星的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)加深了了解。

中子星體積大小

德國愛因斯坦研究所將這些觀測結(jié)果與亞原子粒子在中子星內(nèi)部密度極高條件下運行模型結(jié)合起來，雖然地球?qū)嶒炇依锊豢赡苤噩F(xiàn)這樣的條件，但是物理學(xué)家們證明，他們可以利用現(xiàn)有理論，在最微小尺度上推斷他們的計算結(jié)果，進(jìn)而推斷出遙遠(yuǎn)中子星的情況。

他們的研究結(jié)果表明，中子星直徑應(yīng)當(dāng)在21-24公里之間，而一顆“標(biāo)準(zhǔn)”中子星直徑應(yīng)當(dāng)是22公里，該最新測量數(shù)據(jù)比之前對中子星體積的評估精準(zhǔn)兩倍。

研究報告的作者、愛因斯坦研究所研究員科林·卡帕諾（Collin Capano）在新聞發(fā)布會上稱，在可觀測宇宙范圍內(nèi)，中子星包含著最密集的宇宙物質(zhì)，事實上它們的密度非常大，人們可以將整個中子星想象成為一個原子核，其直徑大約22公里，相當(dāng)于一座城市的直徑。通過測量中子星屬性，我們可以掌握在亞原子等級上支配物質(zhì)的基本物理學(xué)原理。

被一個黑洞吞噬

中子星直徑非常小，以致于當(dāng)中子星和黑洞在一起運行時，如果距離太近，甚至可能被黑洞完全吞噬。天文學(xué)家一直密切關(guān)注黑洞與中子星的碰撞過程，他們預(yù)計其碰撞過程會釋放強烈電磁輻射，陸基望遠(yuǎn)鏡可直接觀測到。

然而，如果中子星在與黑洞碰撞合并時未被黑洞粉碎，那么陸基望遠(yuǎn)鏡則探測不到任何光線，同時，引力波探測器也可能無法分辨黑洞合并和混合合并的區(qū)別。

卡帕諾說：“我們現(xiàn)已證實在所有情況下，中子星不會被黑洞撕碎，而是會被完全吞噬，只有當(dāng)黑洞體積非常小或者快速旋轉(zhuǎn)的時候，它才能在吞噬中子星之前破壞它。只有這樣，我們才能看到引力波之外的事物。”

目前天文學(xué)家不需要太長時間就能驗證這一觀點是否正確，未來幾年，引力波探測器將變得越來越強大，如果中子星與黑洞碰撞事件比預(yù)期更少，至少科學(xué)家能夠知道為什么會這樣。