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中子星有多大？就恆星物體而言，這些極端、超密度的坍縮恆星其實相當小。但是不要小瞧他們，它們的質量相當於一個全尺寸的恆星，因為它們的密度實在太大了，可以說僅次於黑洞，科學家經常把它們的大小與一個大中型城市的寬度相比。但是中子星的直逕到底多大呢？這是一個圍繞科學界迷霧重重的問題！
多年來，天文學家一直認為中子星的直徑在19-27公裡之間。考慮到中子恆星的距離和特性，這樣的數據實際上是相當精確的，但科學家一直致力於將其縮小到更精確的測量範圍。幸運的是，一個國際研究小組已經做到了這一點。
據了解，來自馬克斯·普朗克引力物理研究所、阿爾伯特·愛因斯坦研究所(AEI)的成員們使用來自幾個不同的望遠鏡和天文臺的數據，將中子星的大小區間估計縮小了兩倍。
「我們發現，典型的中子星，大約是我們的太陽的1.4倍重，半徑約為11公裡，」德國漢諾瓦研究所的研究小組組長巴德裡·克裡希南(Badri Krishnan)說。「我們的結果將半徑限制在10.4到11.9公裡之間。」也就是說，它的直徑在20.8 - 23.8公裡(13-14.8英裡)之間。
該團隊的研究對象是一顆雙星中子星，而這顆雙星中子星合併產生的引力波是由LIGO(雷射幹涉儀引力波天文臺)和Virgo財團在2017年探測到的。這個物體已經被多個望遠鏡研究過很多次，包括費米衛星、哈勃太空望遠鏡以及世界各地的其他望遠鏡和天文臺。所有這些觀測結果為馬克斯·普朗克小組提供了大量數據。
「雙星合併是信息的主要來源!」柏林·卡帕諾說，他是漢諾瓦研究所的研究員，「中子星包含可觀測宇宙中密度最大的物質。通過測量這些物體的屬性，我們了解了在亞原子水平上支配物質的基本物理原理。」
中子星的威力
中子星是在大質量恆星耗盡燃料並坍縮時形成的，恆星的最中心區域——核心——崩塌，將每一個質子和電子擠壓成一個中子。如果坍縮恆星的核心質量在1到3倍太陽質量之間，這些新產生的中子可以阻止坍縮，留下一顆中子星，而質量更高的恆星將繼續坍縮成恆星質量的黑洞。
但是坍縮成中子星會產生已知密度最大的物體——同樣，一個太陽質量的物體被壓扁到一個城市的大小。你可能以前聽過另一個比較，相當戲劇化，那就是一個中子星物質的方糖在地球上的重量大約是1萬億公斤(或10億噸)——大約相當於珠穆朗瑪峰的重量。
因此研究小組使用了一個基於對亞原子粒子在中子星內部的高密度下如何相互作用的基本理解的模型。但是既然其他恆星的大小可以變化很大，中子星的大小難道就不能變化嗎?首先，澄清一下，在這項研究中引用的半徑是一顆質量是太陽質量1.4倍的中子星的半徑。
「這是一個通常在文獻中使用的基準質量，因為幾乎所有在雙星中觀測到的中子星的質量都接近這個值，我們能夠使用觀測數據來估算1.4倍太陽質量中子星的半徑，是因為我們預計幾乎所有的中子星都是由同樣的物質構成的。」不過對於其他「普通」恆星來說，它們的質量和半徑之間的關係取決於許多變量，比如恆星核心融合的元素。
無論如何，中子星的質量再次被縮小到一個區間，這表明科學家的研究是卓有成效的，我們正在一步一步揭開中子星的神秘面紗！