全宇宙最强大、最坚硬的物质就藏在中子星内部。科学家新电脑模拟结果表明,如果想拉伸这种因重力坍缩而形成的中子星核心物质,施加压力需高达钢铁的 100 亿倍;而这种物质结构因在压缩过程中变得像各种意大利面条,故也得名“Nuclear pasta”。
中子星(neutron star)是垂死恒星爆炸后呈现的一种型态(根据恒星质量不同,死亡后可能会变成白矮星、中子星或黑洞),其组成物质中的电子并入质子转化成中子,接着被极端强大的重力不断压缩,因此一颗典型中子星半径只有 10~20 公里(太阳半径的 1/30,000~1/70,000),但质量却是太阳质量的 1.35~2.1 倍。
在中子星表面下方 1 公里处,由于原子核被挤压得如此靠近,以至于它们合并为核物质团块(中子与质子的致密混合物),形状像各种意大利面条,比如面疙瘩、细面条、宽面条等;如果来到中子星深处,则整个核心都融合成核物质,就像一个超巨大原子核,其密度相当于水的千兆倍,实验室里不可能创造出这种物质,因此科学家只能透过电脑模拟一探究竟。
早期模拟已指出,中子星的外壳比钢还坚固,现在经进一步计算后,天文学家发现中子星内部的 Nuclear pasta 物质更可怕,想让后者变形,你需要付出比拉伸钢铁高 100 亿倍的压力。
这项模拟还表明,Nuclear pasta 可以在内部支撑起数十公分高的“山脉”,使其得以产生更强大的重力波,LIGO 目前正在努力寻找 Nuclear pasta 存在的证据,未来加强升级后可能更有机会侦测到;又或者,欧洲太空总署(ESA)预计在 2034 年投入运行的激光干涉太空天线(Laser Interferometer Space Antenna,LISA),也有机会探测到这些微弱的时空涟漪。
新研究发表在《物理评论快报》。
注:激光干涉太空天线将是人类第一座放在太空中的重力波天文台。
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(首图来源:shutterstock)