科学家们以前所未有的清晰度描绘了异国恒星的极端内部，并为黑洞的诞生设定了新的界限
在一颗中子星内部 - 大小城市规模，超新星爆炸后留下的高密度残留物 - 现代物理学的极端状况。在那里，重力挤压物质产生的密度比原子核中的密度高几倍，这让理论家怀疑中子星内部可能成为前所未见的外来粒子和相互作用的温床。但是如此高的密度无法通过实验室实验进行探测，即使是当今最强大的计算机也无法解决这些问题。
所以，当引力波释放出来时，天文学家就抓住了机会。去年8月，先进的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和欧洲探测器VIRGO一起检测到了两颗来自地球约1.3亿光年的两颗中子星的合并，在时空中回荡引力波。那些现在由LIGO-VIRGO团队重新分析的新文章提供了一些有关合并中子星性质的最佳提示 - 以及中子星实际是什么。
当两颗恒星绕着相互盘旋，将轨道能量转移到引力波中时，它们也开始在彼此的表面上增加潮汐。这些潮汐相互作用吸走了更多的轨道能量，收紧了中子星的轨道并加速了它们的碰撞。那些被LIGO-VIRGO探测到的潮汐潮汐的强度取决于每个中子星的内部结构，这些物理学家使用“状态方程”进行建模。对于一颗中子星，一个状态方程在数学上描述了恒星的内部结构对密度，压力和温度的变化所作出的反应。
这项新研究是在去年10月由同一个团队发布的初步计算之后进行的，该团队未能在引力波信号中检测到这些潮汐。“我们的第一次分析是“睁眼瞎”- 我们做了很少的假设，”领导LIGO的“极限事项”团队的加利福尼亚州立大学富勒顿分校的Jocelyn Read说道。
然而，在第二轮回顾中，团队看到了两个物体的更多轨道，并增加了一些额外的限制。也就是说，他们将两个物体分配给了相同的状态方程 - 一个合理的假设，因为关于合并的所有可用数据都能确定碰撞的来源是一对中子星。
接下来，他们测试了可能解释数据的可能的状态方程，增加了其他明智的现实需求。例如，压力和密度的变化不能产生比中子星（或任何其他物体，就此而言）内的光速更快的声波。而且状态方程还必须适合最重的已确认的中子星，其重量约为1.97太阳质量。如果中子星材料不能承受足够高的压力，那么这样的物体根本就不是中子星 - 它早就陷入了黑洞。
考虑到这一切，新的分析发现参与合并的两个中子星，每个重量可能是1.4太阳质量，对于该重量而言体积相当小：半径约12公里。这将匹配以前有争议的中子星半径X射线测量。并且它提示中等大小的中子星具有相对较低的内部压力，与1.97太阳能质量重量级相比，它必须具有较高的压力以提供对抗这种超强破坏性重力的僵硬骨架。
与以低得多的密度进行实验室测量相比，新数据显示了压力越来越大，密度越来越大，密度越来越大的临时提示。如果中子星仅由中子和质子组成，那么这种弯曲就不会出现 - 在这种情况下，压力应该平稳增加。Read说：“在新兴的状态方程中可能会出现一些有趣的结构，并补充说明数据也与压力的稳定增长一致，相当于仅由质子和中子构成的”乏味“中子星。然而，如果物理学家可以在状态方程中确认这样的弯曲，那么它可能是一个线索变化阶段，密度非常高，就像水在足够低的温度下从液体变成固体一样。
这项新研究与先前对 Syracuse大学研究生Soumi De领导的团队于4月份发表的同一事件分析的结果相呼应，但其精度是其两倍。“令人鼓舞的是，这一事件还没有被充分利用，”石溪大学天体物理学家，早期论文的合着者詹姆斯·拉蒂默说。
Lattimer和Read的团队都计划继续重新分析去年八月的信号。Read说：“我们没有把所有的东西都弄出来。很快，额外的中子星合并信号很可能会从引力波探测器中出现，为天体物理学家提供了更多的数据，希望能够确定这些奇异物体的状态方程。
与此同时，还有另一个有用的结果，上周在“天体物理学杂志”上发表。在去年8月中子星合并后，其他天文学家向钱德拉X射线天文台扫射其残骸，希望能够窥见其合并后的最终结果：单一的更重的中子星或黑洞。
一颗重约2.7个太阳质量的巨型中子星将远远超过以前的记录保持者，迫使中子星状态方程适应更严格的约束条件。但事实并非如此;钱德拉的数据显示，从合并的残骸中流出的X射线相对较少，这与黑洞的形成一致。据拉蒂默说，这很有趣，因为它自己的极限 - 天文学家现在知道中子星物质不可能支持如此之多的重量。他说：“我认为我对想象中的所有事情都没有足够的想象力，因为合并将会告诉我们。
閱讀更多 草長禿鷹飛 的文章
