使用一種開創性的方法，研究人員發現了迄今為止最大質量的中子星之一

使用一種開創性的方法，研究人員發現了迄今為止最大質量的中子星之一

中子星(通常被稱為脈衝星)是已經到達其進化生命盡頭的恆星殘骸:它們是由10到30個太陽質量的恆星死亡造成的。儘管中子星體積很小(直徑約20公里)，但它們的質量比太陽還要大，因此密度極高。

加泰羅尼亞政治大學(UPC)和加那利群島天體物理研究所(IAC)的研究人員使用一種創新的方法來測量迄今為止已知的最重的中子星的質量。它於2011年被發現，被稱為PSR J2215+5135，擁有約2.3倍的太陽質量，是迄今為止已知的2000多顆中子星中質量最大的一顆。儘管2011年發表的一項研究報告顯示，有證據表明，有2.4倍太陽質量的中子星，但在2010年和2013年發表的研究報告中，此前在科學家中達成共識的最大的中子星有2個太陽質量。

這項研究是由天文學和天體物理組織(GAA)的Marie-Curie研究員Manuel Linares領導的，該研究與UPC的物理系合作，與IAC的天文學家Tariq Shahbaz和Jorge Casares合作。研究人員使用了世界上最大的光學和紅外望遠鏡——威廉赫歇爾望遠鏡(WHT)、艾薩克·牛頓望遠鏡組(ING)和IAC-80望遠鏡，並結合了具有輻射的雙星的動力學模型，獲得了來自Gran望遠鏡(GTC)的數據。發表在《天體物理學雜誌》上的一篇文章報道了這項研究的結果，題為「窺視黑暗的一面:鎂線在PSR J2215+5135中建立了一個巨大的中子星」。

一個開創性的測量方法

研究小組開發了一種比以往更精確的方法來測量緻密雙星中子星的質量。PSR J2215+5135是雙星系統的一部分，在雙星系統中，兩顆恆星圍繞一個共同的質量中心運行:一顆「正常」的恆星(如太陽)「伴隨」中子星。次級恆星或伴星受到中子星的強輻照。

中子星質量越大，伴星在軌道上運動的速度就越快。該方法利用氫和鎂的光譜線來測量伴星運動的速度。這使得由Manuel Linares帶領的團隊首次測量了伴星的兩側的速度(輻照的一面和陰影部分)，並證明中子星的質量是太陽質量的兩倍多。

這種新方法也可以應用到中子星的其他部分:在過去10年里，美國宇航局伽瑪射線望遠鏡費米-拉特發現了數十顆類似PSR J2215+5135的脈衝星。原則上，這種方法也可以用來測量黑洞和白矮星的質量(它們分別是死於太陽質量超過30或低於10倍的恆星的殘骸)，當它們被發現於同樣重要的雙星系統時。

密度比原子核還要大

能夠確定中子星的最大質量對天體物理學的許多領域和核物理都有非常重要的影響。核子(構成原子核的中子和質子)之間的高密度相互作用是當今物理學的一大奧秘。中子星是研究物質密度最大、最奇異狀態的天然實驗室。

該項目的結果還表明，為了支撐2.3個太陽質量，中子星核中的粒子之間的斥力必須足夠強。這表明我們不可能在中子星的中心找到遊離的夸克或其他奇異的物質形式。

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