天文學家發現迄今質量最大的中子星

(圖:B. Saxton NRAO/AUI/NSF)

中子星因為本身極大質量而向內壓縮,使整個行星變成由質子與電子合併成的高密度中子,具有許多值得研究的性質,西維吉尼亞大學(West Virginia University)的一組研究團隊於去年九月,觀測到一個迄今質量最大的中子星,有望為天文學家提供更多資訊進行研究。

J0740+6620

該中子星編號為 J0740+6620 ,是一顆高速旋轉且質量為太陽 2.17 倍的脈衝星(pulsar),儘管質量如此之高,其球體直徑僅有 20-30 公里長,這是天文學界觀測記錄以來所發現被壓縮的高質量星體中,還未崩塌成黑洞的最高紀錄。該中子星是美國國家科學基金會(National Science Foundation)的 NANOGrav 先進物理研究中心發現,研究結果已發表於《自然天文學》期刊(Nature Astronomy)上。

意外發現

參與研究的莫拉·麥克勞克林博士(Maura McLaughlin)表示,發現該中子星是在重力波研究過程中意外發現的。研究團隊嘗試觀測脈衝星產生的重力波訊號,麥克勞克林博士補充:「為了觀測到它們的訊號,我們必須先找到大量高速旋轉的毫秒脈衝星(millisecond pulsars),也就是中子星。」

而其質量是藉由「夏皮羅時間延遲效應」(Shapiro Delay)計算出來。夏皮羅時間延遲效應是藉由白矮星的共伴星所造成的空間扭曲現象,導致脈衝星的脈衝訊號通過此處時會有些微的延遲,透過愛因斯坦廣義相對論便能藉此得出脈衝星的質量。

研究發展

中子星將高質量的中子緊密的壓縮在小空間內,在中子星上,一顆方糖大小的物質,相當於地球上的 1 億公噸。雖然天文學家已針對中子星研究多年,但仍有許多問題尚未解決,如這些緊密壓縮的中子是否處與超流體(superfulid)的狀態?它們是否會更進一步分裂成垮克或其他特別的次原子粒子?

麥克勞克林博士表示:「這種星體相當特別,我們不是非常確定它們的完整組成,以及它們的質量上限。此外也有可能具有我們在地球上的實驗室無法重製出來的奇特材料。」而藉由此次新發現的上限,天文學家也有機會能以電腦模擬的方式進一步了解中子星的性質。

參考資料:

  1. West Virginia University (2019, September 16). Astronomers detect the most massive neutron star ever measured. Phy
  2. H. T. Cromartie, H.T., et al., (2019). Relativistic Shapiro delay measurements of an extremely massive millisecond pulsar, Nature Astronomy DOI: 10.1038/s41550-019-0880-2
Kyle
編輯,臺灣科技大學材料科學與工程系學生,平日喜歡閱讀、騎車,衝浪。