美国宇航局将在今年夏天解开一个巨大的物理谜团

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摘要：两颗合并中子星的图解。他们不一致的方式实际上可以被检验，因为他们中的每一个都对中子星的大小做出了预测。换句话说，超致密物质的神秘的解决方案被锁在宇宙中一些最致密的物体——中子星中。在哥伦布的会议上，美国宇航局的科学家扎文·阿尔佐曼对物理学家们说，只要精确测量出中子星的实际宽度就可以解开这个谜团。

高能光子从最近的中子星到地球需要512年。只有少数人能去。但它们携带着解决天体物理学中最棘手问题之一所必需的信息。

光子以高能冲向太空。从超新星微小的、超致密的、旋转的残骸表面爆发出的X射线能量热束。光束在运输途中分散了好几个世纪。但是，每隔一段时间，一点X射线光在太空中以157帕西（512光年）的速度传播——是地球和太阳距离的3200万倍——与国际空间站（ISS）绰号为“更好”的X射线望远镜形成对比。然后，在地球上，一个文本文件输入了一个新的数据点：光子的能量和到达时间，以微秒级的精度测量。

这个数据点，连同它几个月来收集的无数其他数据点，最快将在2018年夏天回答一个基本问题：J0437-4715到底有多宽，地球最近的中子星邻居？”物理学家Sharon Morsink在美国物理学会（APS）2018年4月的会议上对一群科学家说，如果研究人员能够计算出中子星的宽度，那么这些信息可以为解决粒子物理学的一个重大谜团指明方向：当物质被推向最疯狂的极端时，它是如何表现的？（10种未来主义技术的星际迷航爱好者们喜欢地球上的KDSPE”KDSPs“，考虑到人类现有的技术，即使在极端的实验室中，也有一些严格的限制物质是如何得到的，甚至更难限制科学家们制造的最密集的物质能存活多久。这意味着物理学家们还没能搞清楚粒子在极端密度下的行为。阿尔伯塔大学物理学家、美国宇航局一个专注于中子星宽度的工作组成员莫辛克在现场接受采访时说：

“人们想出了很多不同的 ... 试图说明超致密物质的行为，但他们并不都同意。”科学。”他们不一致的方式实际上可以被检验，因为他们中的每一个都对中子星的大小做出了预测。

换句话说，超致密物质的神秘的解决方案被锁在宇宙中一些最致密的物体——中子星中。在哥伦布的会议上，美国宇航局的科学家扎文·阿尔佐曼对物理学家们说，只要精确测量出中子星的实际宽度（因此密度）就可以解开这个谜团。

“中子星是大多数人从未听说过的最离谱的天体，俄亥俄州。

Arzoumanian是NASA中子星内部成分探测器（NICER）项目的负责人之一，该项目构成了Morsink工作的技术基础。NICER是一个安装在国际空间站上的大型旋转望远镜，它可以监测从深空到达近地轨道区域的X射线并精确计时。

中子星是超新星大爆炸后留下的核心，但据信它并不比一个中型城市宽多少。中子星可以以光速的很高比例旋转，以比原子钟滴答声更精确的时间向太空发射闪烁的X射线能量束。

，最重要的是为了Morsink和她的同事们的目的，中子星是宇宙中已知密度最大的天体，它们没有坍缩成黑洞，但与黑洞不同的是，科学家有可能找出它们内部的情况。天文学家只需要精确地知道中子星到底有多宽，而更好的仪器才应该最终回答这个问题。

科学家不知道物质在中子的极端核心中的行为星星，但是他们足够了解它，知道它是非常奇怪的。

丹尼尔瓦茨，爱丁堡大学的粒子物理学家，在APS会议上的另一位听众说，中子星的内部本质上是一个很大的问号。

科学家对中子星的质量有一些极好的测量。例如，J0437-4715的质量大约是太阳的1.44倍，尽管它的大小和曼哈顿下城差不多。这意味着，Morsink说，J0437-4715比原子核密度要大得多——这是科学家在地球上遇到的密度最大的物体，在地球上，绝大多数原子物质聚集在其中心的一个小斑点里。

在这个密度水平上，Watts解释道，根本不清楚物质的行为。夸克，构成中子和质子的微小粒子，构成原子，不能自行存在。但当物质达到极限密度时，夸克可以继续结合成类似地球上的粒子，或形成更大、更复杂的粒子，或可能完全混合成更普遍的粒子汤。瓦茨在接受《生活科学》杂志采访时说：“关于夸克的7个奇怪事实，”

科学家所知道的是，物质在极端密度下的行为细节将决定中子星的实际宽度。因此，如果科学家能够对中子星进行精确的测量，他们就可以缩小物质在这些极端条件下的行为的可能性范围。

和回答这个问题，瓦茨说，可以解开与中子星无关的各种粒子物理谜团的答案。例如，他说，这可能有助于回答单个中子在非常重的原子核中的排列方式。

大多数中子星，Morsink说，据信大约在12到17英里（20到28公里）宽之间，尽管它们可能窄到10英里（16公里）。从天文学的角度来说，这是一个很窄的范围，但还不够精确到回答莫尔辛和她的同事们感兴趣的问题。

来推动更精确的答案，Morsink和她的同事研究来自中子星上快速旋转的“热点”的X射线。

虽然中子星是非常致密的球体，但是它们的磁场导致它们表面释放的能量相当不均匀。明亮的斑点在它们的表面形成和蘑菇状，当恒星每秒转很多圈的时候，它们会绕着圆圈旋转。

就是更好的地方。更好的是安装在国际空间站上的一个大型旋转望远镜，它能够以令人难以置信的规律性来计时来自那些斑块的光。

允许Morsink和她的同事研究两件事，这两件事都可以帮助他们计算出中子星的半径：

1。旋转速度：当中子星旋转时，表面上的亮点向地球方向和远离地球的方向闪烁，就像灯塔旋转的光束一样。Morsink和她的同事可以仔细研究更好的数据，以确定恒星每一时刻眨眼的次数以及亮点在空间中移动的速度。而亮点的运动速度是恒星自转速度及其半径的函数。如果研究人员能够计算出旋转和速度，则半径相对容易确定。

2。光弯曲：中子星是如此的致密，以至于NICER能够探测到恒星亮点的光子，当亮点被指向远离地球的地方时，这些亮点射向太空。中子星的重力井可以使光线急剧弯曲，以至于它的光子会转向尼瑟的传感器，并撞击到尼瑟的传感器上。光的曲率率也是恒星半径和质量的函数。因此，通过仔细研究一颗具有已知质量曲线光的恒星，Morsink和她的同事们可以计算出恒星的半径。

和研究人员即将公布他们的结果，Morsin

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