中子星不只对天文学家有强烈的吸引力，也是极端物理学的理想实验场。（图片来源：NASA，CXC，SAO，F.Seward等）
中子星体积虽然很小，但密度极大，它们是恒星死亡后的“尸体”。它们即使已经“死亡”但仍留有足够的生命力来展示出宇宙中最为精彩的天文现象。挪威科技大学物理系教授Manuel Linares称：“中子星不仅对天文学家有强烈的吸引力，也是极端物理学的独特实验场。”在未来五年里，Linares将领导一个研究小组负责寻找中子星。欧盟已经通过ERC欧洲研究理事会拨款200万欧元资金来资助这个项目。Linares称：“我们的目标是找到质量最大的中子星，进而更多地去了解那些区域的双星系统。”
LOVE-NEST项目
除了找到中子星，Linares教授一直致力于研究一种测量中子星质量的新方法。这项搜索行动被命名为LOVE-NEST，代表“寻找超级大质量中子星”（Looking for Super- Massive Neutron Stars）。研究团队由四个博士后和四个博士生组成。
中子星究竟是什么？为了解释这一问题，我们首先需要了解一下恒星在死亡时发生了什么。
N中子星的体积很小，但密度极大。这里是一个典型的中子星尺寸与伦敦市的大小比较图。
（图片来源：Kolbjørn Skarpnes/挪威科技大学）
燃尽后的恒星
恒星燃烧殆尽后会有几种可能的结果。
恒星在耗尽内核的燃料后就会死亡。其中一些可能还会直接爆炸。它们死后会如何变化取决于它们的形成大小，即初始质量。低质量的恒星会演化成白矮星。一些白矮星可能会持续数十亿年继续发出低强度的光。这可能也是太阳未来的命运。一些质量非常大的恒星变成了众人皆知的黑洞，即太空中的一个引力极大甚至连光都无法逃脱的区域。而质量不那么大的恒星则演化成中子星。当其初始质量是我们太阳质量的10至25倍时，这种情况便会出现，中子星是非常特殊的存在。
小体积大密度
中子星很小，但密度极高。一立方米的中子星可以重达五千亿千克。由于极高的密度，一颗微小的中子星的引力场可以比我们在地球表面所经历的场强1000亿倍，即数字1后面加上11个零。Linares表示：“中子星的质量比我们的太阳还要大，但直径只有大约20公里。”作为比较，月球的直径约为3500公里，而地球的直径正好超过12,700公里。如果我们只用肉眼是几乎不可能看到中子星的。然而我们也并不是通过这种简单方式来发现数目众多的中子星。
W恒星死后的演化取决于他们形成时的大小。（图片来源: Pixabay）
可见的中子星
Linares说：“银河系中我们已知的有3000多颗中子星，但宇宙中其实还有更多的中子星藏匿着。而之所以我们能找到这些中子星是因为它们中的一些演化成了脉冲星。这些脉冲星每秒钟旋转数次，产生可以被测量的电磁辐射，因此即使我们看不到中子星本身也可以确定中子星的位置。我们所知道的绝大部分中子星都是脉冲星。磁星属于另一种中子星，其超强磁场所产生的影响可以被我们观察到，但在此我们只讨论旋转速度最快的脉冲星。
测量死亡恒星的质量
LOVE-NEST项目不仅需要在广袤的宇宙中寻找信号微弱的的中子星，还要进一步对其质量经行确定。Linares说：“如果一颗中子星有伴星，那么测量质量会比较方便。”因为单独测量某颗中子星的质量是比较困难的，而测量中子星对其伴星的影响程度则是相对容易的。
“我们开发了一种精度更高的新方法来测量这些脉冲星的质量。这种新方法通过温度差异计算中子星的速度和质量。”
中子星的伴星会受其极端高温的影响
也许你会认为太阳的温度很高，确实也是如此，太阳表面温度维持在6000开尔文左右（温度的物理学单位），内部则略高于1400万开尔文。中子星的温度却可以高达1亿开尔文。这类恒星也真是十分极致了。当一颗普通的恒星和一颗脉冲星共同围绕一个质量中心运行时，脉冲星会影响这颗伴星的温度。
速度和质量的获取
伴星靠近脉冲星的一面通常比另一面热得多。
作为在西班牙加泰罗尼亚理工大学（UPC）工作的一部分，Linares教授在加那利群岛天文观测站观测时便发现了这一点。他发现这颗脉冲星能使其伴星的表面产生2400开尔文的温度波动。伴星所发出的化学光谱也会因温度的波动而发生改变。物理学家甚至可以测量两颗相距10000光年的恒星所发出的化学光谱。
作者：Steinar Brandsle
翻译：范嘉豪
审校：董子晨曦
引进来源：挪威科技大学（Norwegian University of Science and Technology）
京公网安备11010502039775号
