死亡恒星烹制的核“意大利面”可能揭開恒星來世的秘密

2025-12-10 00:07:29 分類：百科 閱讀(5)

美國宇航局的哈勃太空望遠鏡捕捉到了蟹狀星云中央中子星的驚人圖像，它以每秒30次的死亡世速度旋轉，具有可見的恒星恒星脈動外觀，很像一顆心臟。烹制蟹狀星云中心的揭開一顆中子星(中間偏右的亮星)。(圖片鳴謝:uux.cn/NASA/ESA)
（神秘的秘密地球uux.cn）據美國太空網（本·特納）：想象一下在超過一萬億度的溫度下烹飪意大利面。但這不僅僅是意大利面一道普通的周日晚餐。這是死亡世在中子星內部發現的“核意大利面”。研究人員剛剛透露，恒星恒星這些奇怪的烹制核形狀穿透中子星核心的深度遠遠超過我們的想象，這可以從根本上改變這些死亡恒星的揭開屬性。
中子星是秘密極端的定義。宇宙中一些最大質量恒星的意大利面剩余核心，它們通常將相當于幾個太陽的死亡世物質塞進一個不比曼哈頓大的體積中。為了達到這些不可思議的恒星恒星密度，它們內部的物質被壓縮到原子甚至核鍵都被打破。它只是一個巨大的，自由浮動的中子，電子和質子的熱海，通過強核力的復雜相互作用結合在一起。
鑒于這些極端的條件，天文學家仍然不明白中子星的物質是如何組成的。一種可能性是中子星真的是混合體。它們的外殼和外層幾乎完全由中子組成，一些電子和質子被扔進混合物中。但是它們的核心經歷了如此極端的壓力和密度，以至于中子也會分解，留下稠密的半液態夸克——物質最基本的成分。
夸克內核和中子外層之間的關系決定了中子星的整體屬性:它如何旋轉，當外殼破裂時它如何振動，以及當它在被稱為kilonova的爆炸中與其他中子星碰撞時它如何表現。在核心層和外層之間有明顯分界的中子星，其行為與在這些區域之間有逐漸混合的中子星不同。然而，由于我們附近沒有任何中子星可以打開并進行研究，我們不得不求助于理論模型來試圖了解它們的內部。
一對理論物理學家接受了這個挑戰。在8月26日提交給預印本數據庫arXiv的一篇論文中，他們將最新的夸克和中子行為模型應用于中子星內部。在他們的工作中，他們專注于夸克核心和中子外層之間這種難以捉摸的復雜過渡區，特別是當涉及到…意大利面的出現時，這一工作還有待同行審查。

一個明亮的宇宙爆炸的插圖。(圖片來源:uux.cn/歐空局，插圖由歐空局/ECF提供)
這不是普通的通心粉。這個過渡帶的核“面團”是由浸沒在夸克海洋中的致密中子團組成的。它們的出現來自強核力和電磁力的復雜相互作用，這導致中子在整個過渡帶彎曲和扭曲成各種奇怪的形狀。當物理學家首次發現這些結構時，他們發現了各種有趣的形狀:塊狀、管狀、棒狀和氣泡狀，類似于意大利菜肴中發現的各種各樣的意大利面食形狀。(一旦他們意識到“核意大利面”浸在夸克的熱水浴中，就像一壺沸水，這個比喻就更管用了。)最后，在足夠深的深度，壓力變得過于強烈，意大利面分裂成一片夸克的海洋。
研究人員研究了曲率張力的重要作用，曲率張力是彎曲形狀對試圖將其拉直的變形的阻力。曲率張力類似于我們更熟悉的表面張力，即液體抵抗試圖穿透其表面的外力。
研究人員發現，曲率張力可能有利于一些形狀，使現在“煮熟”的意大利面能夠深入夸克核心，而其他形狀則不受歡迎。具體來說，他們發現，由于曲率張力的貢獻，管和氣泡可以存活到比以前認為的更高的密度，而液滴和桿不會持續很長時間。
這些看似微小的變化，但它們可能會產生巨大的影響。當中子星碰撞，導致基洛諾瓦爆炸時，爆炸的細節——最重要的是，爆炸產生元素周期表中許多較重元素的能力——取決于中子星內部。中子到達核心的距離不同，形狀不同，都會改變這些爆炸的發展。
研究人員的下一步是充實這一思路，并研究我們如何利用基洛諾瓦爆炸來揭示中子星內部的詳細結構，特別是所有美味的中子形狀。