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我国在双中子星研究方面取得了重要进展，什么是中子星？这次发现了什么？

双中子星研究领域取得新进展

提问于2024-06-19回答 1

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浪浪

2024-06-20

美国物理学家、科幻小说家罗伯特·福沃德写过一本叫《龙蛋》的小说，小说中描绘了一群只有芝麻粒大小的奇特小生命，它们生活在一颗奇异的星球上。这颗星球表面的重力加速度是地球表面的670亿倍，强大的引力让它们的身体极端扁平，眼睛长在上方，视觉几乎是二维的，无法看到地面上一个物体的全貌。

小说中描绘的这种星球就是中子星，是天然存在的，也是我们研究的对象。下面我先来介绍一下中子星，然后给大家讲一讲我们的新发现。

中子星是大质量恒星在发生超新星爆发后遗留下来的致密残骸，它们的半径通常只有大约10公里，甚至可以放在北京二环内，但质量却是太阳的1.4到2倍。能最终“修炼”成中子星的恒星，质量要达到9倍到25倍太阳那么重。

中子星内部存在极端的压强，原子都被挤碎了！原子中的电子被压进原子核与质子结合形成了中子，这一过程造就了中子星的高密度。方糖大小的中子星物质就能相当于全人类的重量。

中子星不但具有高密度，通常也具有非常高的自转速度，有的甚至每秒能转数百圈。相比之下，地球24小时才转一圈。

单颗中子星好孤单，两颗才有意思

在银河系内，超过半数的恒星都是“成双成对”处于双星系统中，像太阳这种“单身狗”实际上占少数。

如果双星系统中两颗恒星的质量都足够大，那么有可能会先后经历两次超新星爆发并形成两颗中子星。然而，并不是所有经历两次超新星爆发的双星都能形成双中子星系统。因为在超新星爆发的过程中，恒星会抛射出大量的物质，非完全对称的抛射会引起新生中子星的反冲。

如果反冲速度较高，则会拆散两颗中子星，留下两颗毫无联系的孤立中子星。如果反冲速度较低，不足以拆散两颗中子星，那么将形成两颗中子星相互绕转的系统。虽然较低的反冲速度难以拆散两颗中子星，但仍会对双星系统产生显著影响，比如可导致双星的轨道有较高的偏心率。

那么问题来了，什么样的超新星爆发会才有较小的反冲速度呢？这正是我们要重点研究的一类超新星。

形成中子星有两种主要通道

初始恒星的质量较大的情况：内部可以通过逐步的多级核燃烧慢慢形成一个铁的核心，当铁核的质量超过一个临界值的时候，将塌缩成中子星，这就是所谓的“铁核塌缩型超新星”。这种类型的超新星在爆发过程中通常会伴有较高的反冲速度。

初始恒星质量较小的情况：内部在核燃烧结束后形成了一个由氧和氖元素构成的氧氖核，无法继续进行核聚变。如果氧氖核的质量超过一个临界值，那么则会发生电子俘获反应，最终导致核塌缩也会形成中子星，这被称为“电子俘获型超新星”。这类超新星会带来较小的反冲速度，拆散两颗中子星的概率较小。

这次，我们对形成双中子星系统的“电子俘获型超新星”通道做了系统性的研究。我们首次给出了通过“电子俘获型超新星”爆发形成双中子星的条件：

1、恒星的初始质量不能太大，否则将会形成铁核塌缩型超新星；

2、恒星的初始质量不能太小，否则将会形成白矮星；

3、恒星之间的距离不能太远，否则即使低的反冲速度也能拆散两颗中子星；

4、双星的演化历史也不允许两颗恒星相距过近。

此外，我们经过大量计算发现，“电子俘获型超新星”在双中子星系统的形成中扮演着重要的作用。

为什么要研究双中子星系统？

双中子星系统是太空中的天然实验室，集高密度、强磁场和强引力于一身，有助于人类对极端条件下物理过程的认识。

中子星合并会产生短时标的伽玛暴、千新星等奇特的天体物理事件，这个过程还会产生可探测的引力波。

此外，对双中子星的研究可以帮助人类理解双星演化中关键的物理过程，为双星演化中关键的物理过程提供了重要的约束。

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发稿人：《各地最新时事在线》总编辑：高山旗手昭通股票配资

发布于：湖南省