1立方厘米重达数亿吨！中子星内部竟像巧克力，科学家为何这样说-全球视点

在宇宙中，有一种诡异的天体，叫致密星。顾名思义，它们就是密度极高的天体。

【资料图】

致密星包含三种，按照密度从小到大排列，依次是白矮星，中子星和黑洞。其中，白矮星1立方厘米重达几吨，中子星1立方厘米重达数亿吨，黑洞由于没有体积，更是有着无限大的密度。关于黑洞的奇点内是怎样的世界，科学家目前完全无法解释。至于中子星内部，同样是一个谜团。

根据目前的研究，当一颗质量在太阳8~30倍之间的大质量恒星死亡之后，就会将外壳的物质吹散，内核则会坍缩成一颗中子星。原本恒星核心处的电子在恐怖的压力下被压进质子内部，结合成为中子，所以称之为中子星。中子星的质量可以达到太阳的1.44~2.3倍，但直径仅有20公里，可见密度有多么惊人。

不过，中子星内部未必只有中子。有科学家认为，这里的密度过高，以至于原子核被挤压成面条的形状。还有科学家认为，这里已经不可能允许原子核存在，中子也会被压垮，只有亚原子粒子——夸克存在，也就是所谓的夸克汤。

两批科学家在这个问题上争论不已，谁也说服不了对方。最近，德国歌德大学的Luciano Rezzolla领导的理论物理学家团队在《天体物理学杂志通讯》发表了两篇文章，介绍他们的最新成果。他们将理论核物理学和天体物理学相结合，建立了一套极其复杂的状态方程，包含了特定系统的压力、温度和体积等情况，对中子星内部结构进行了分析。

我们知道，如果想要了解地球这样的行星的内部结构，或者恒星的内部结构，科学家通常会利用声波在天体内的传播变化来进行分析。同样的，在本次研究中，科学家也利用了中子星内的声速进行了模拟。

研究人员发现，中子星可以分为两类，分别是低质量的中子星和高质量的中子星，二者之间的边界就是1.7倍太阳质量。其中，低质量中子星拥有相对柔软的中子态星幔和更硬的中子态星核；高质量中子星恰恰相反，中子态星幔比较坚硬，而中子态星核却相对柔软。

Rezzolla做了个比喻：低质量中子星就像是有榛果巧克力，核心是坚硬的榛子，外面包裹着柔软度巧克力；而高质量中子星就像是在坚硬的外壳内包裹着软馅的巧克力。

这样的结果不仅符合此前关于中子星内部的面条状原子核和夸克汤的理论，而且也能解释为何中子星不论质量多大、直径都保持在20公里左右的现象。

未来，科学家们需要利用更多的观测数据对这个理论进行验证。就比如2020年的时候，天文学家通过两颗中子星碰撞时产生的引力波对其内部进行了分析。如果能够观测到更多类似的现象，或许天文学家就能完全了解这种神秘天体的内部结构了。

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