一項新的研究表明，天文學家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了迄今為止最大的中子星，它甚至大到幾乎無法存在。

       中子星和黑洞一樣，都是死于超新星爆炸的恒星“尸體”。當一顆恒星變成超新星時，它的殘骸核心會在自身的引力作用下坍塌。如果這些殘骸的質(zhì)量足夠大的話，它可能會形成一個黑洞，一種引力非常強大，甚至光都無法逃逸的天體。如果殘骸的核心質(zhì)量較小的話，它就會變成一顆中子星，之所以這樣命名，是因為它的重力強大到可以把質(zhì)子和電子一起壓碎，形成中子。

       “中子星既神秘又迷人，”位于弗吉尼亞州夏洛茨維爾的弗吉尼亞大學和國家射電天文臺的研究報告主要作者Thankful Cromartie在一份聲明中說，“這些城市大小的天體本質(zhì)上是一團團巨大的原子核。”

       中子星通常很小，直徑約為12英里(19公里)左右，但它們的密度非常大。中子星的質(zhì)量通常和太陽的質(zhì)量差不多;該聲明稱，一個立方體大小的中微子星物質(zhì)就有著約為1億噸的質(zhì)量，這相當于整個人類人口的質(zhì)量。因此，中子星也就成為了宇宙中除黑洞之外密度最大的物體。

       盡管科學家們已經(jīng)對中子星進行了數(shù)十年的研究，但中子星的許多謎團仍未解開。例如，中子星這種難以置信的壓力會不會將中子進一步壓碎成更小的亞原子粒子(夸克)?中子星的重力戰(zhàn)勝物質(zhì)、形成黑洞的臨界點是什么?

       研究報告的撰寫者之一、位于摩根敦西弗吉尼亞大學的莫拉•麥克勞克林(Maura McLaughlin)在另一份聲明中說:“這些恒星非常奇特。我們不知道它們是由什么構(gòu)成的，而且最關(guān)鍵的是，‘這種天體能有多大?’這個問題要求我們對中子星上的奇異物質(zhì)有著一定的理解，但我們在地球上的實驗室里根本無法創(chuàng)造出這樣的物質(zhì)。”

       這顆新探測到的中子星名為J0740+6620，距離地球約4600光年。它將2.14倍于太陽質(zhì)量的物質(zhì)包裹在一個直徑只有15英里(25公里)的球體中。這個體積和質(zhì)量已經(jīng)接近單個天體在不被自身引力坍縮成黑洞的前提下，能夠變得最大和最緊湊的理論極限。

       美國國家射電天文臺的天文學家、該研究的合著者斯科特·蘭塞姆(Scott Ransom)在一份聲明中說:“中子星有一個臨界點，在到達這個臨界點之后，由內(nèi)部極端密度產(chǎn)生的重力會超過中子抵抗進一步坍縮的能力。我們發(fā)現(xiàn)的每一顆‘最大質(zhì)量’的中子星都讓我們更加接近那個臨界點，并幫助我們理解這些超大密度下的物質(zhì)的物理學。”

       J0740+6620是一種旋轉(zhuǎn)中子星，也被稱為脈沖星。脈沖星是“脈動之星”的縮寫，它會從它的兩個磁極發(fā)射出兩束無線電波，像燈塔的燈塔一樣閃爍——因此得名。具體來說，J0740+6620是一種被稱為毫秒脈沖星的脈沖星，它每秒會快速旋轉(zhuǎn)數(shù)百轉(zhuǎn)。

       天文學家通過一種叫做“夏皮羅延遲”的現(xiàn)象測量了這顆脈沖星的質(zhì)量。從本質(zhì)上講，脈沖星的白矮星伴星(一顆與中子星相互環(huán)繞的小而致密的恒星)所產(chǎn)生的引力會根據(jù)白矮星自身的質(zhì)量扭曲周圍的時空結(jié)構(gòu)。從地球的角度看，脈沖星的脈沖在經(jīng)過白矮星時，白矮星產(chǎn)生的時空扭曲會對這些脈沖產(chǎn)生數(shù)千萬分之一秒的延遲。這樣的話，科學家們就可以通過測量這些延遲來計算白矮星的質(zhì)量，而通過分析脈沖星和白矮星相互環(huán)繞的方式，研究人員就可以估算脈沖星的質(zhì)量。

       麥克勞克林說，這一發(fā)現(xiàn)是利用西弗吉尼亞州的格林班克望遠鏡進行常規(guī)觀測時偶然發(fā)現(xiàn)的，本來這些觀測是為了尋找時空中無形的漣漪，即引力波。

       他說，“在格林班克，我們正試圖探測來自脈沖星的引力波，為了做到這一點，我們需要觀測大量毫秒脈沖星。”

       科學家們在9月16日的《自然天文學》雜志上詳細介紹了他們的發(fā)現(xiàn)。