最重“黑寡婦”中子星PSR J0952-0607吞噬其伴星
（神秘的黑寡婦地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：一顆致密的塌陷恒星幾乎粉碎并消耗了其伴星的全部質(zhì)量，并在此過程中成長為迄今為止觀察到的最重中星最重的中子星。它以每秒707次的黑寡婦速度自旋--使其成為銀河系中自旋速度最快的中子星之一。
天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，最重中星這顆創(chuàng)紀(jì)錄的黑寡婦中子星以2.35個太陽質(zhì)量成為迄今發(fā)現(xiàn)的最重的中子星，這有助于天文學(xué)家了解這些極度密集的最重中星天體內(nèi)部物質(zhì)的奇怪量子狀態(tài)。如果它們變得比這重得多，黑寡婦中子星就會完全坍塌并作為黑洞消失。最重中星
加州大學(xué)伯克利分校天文學(xué)特聘教授Alex Filippenko說：“我們大致知道物質(zhì)在核密度下的黑寡婦表現(xiàn)，比如在鈾原子的最重中星原子核中。一顆中子星就像一個巨大的黑寡婦原子核，但是最重中星當(dāng)你有一個半太陽質(zhì)量的這種東西，也就是黑寡婦大約50萬個地球質(zhì)量的原子核都粘在一起的時候，它們將如何表現(xiàn)就一點(diǎn)也不清楚了。最重中星”
根據(jù)斯坦福大學(xué)天體物理學(xué)教授 Roger W. Romani的黑寡婦說法，中子星的密度大得驚人，1立方英寸的重量超過100億噸。這意味著它們的核心是宇宙中除黑洞之外最密集的物質(zhì)，而黑洞是不可能研究的，因?yàn)樗鼈冸[藏在事件視界之后。因此，這顆中子星，一個被命名為PSR J0952-0607的脈沖星，是地球視線范圍內(nèi)最密集的天體。
夏威夷茂納凱亞島上的10米凱克一號望遠(yuǎn)鏡的極高靈敏度使它有可能測量出中子星的質(zhì)量。它記錄了來自發(fā)著熱光的伴星的可見光光譜，該伴星現(xiàn)在已經(jīng)縮小到一個大型氣態(tài)行星的大小。這顆恒星位于六分儀座（Sextans）的方向，距離地球約3000光年。
2017年發(fā)現(xiàn)的PSR J0952-0607被稱為“黑寡婦”脈沖星。它們的名字是對雌性黑寡婦蜘蛛在交配后吞噬小得多的雄性蜘蛛的傾向的一種比喻。希望確立中子星/脈沖星能夠成長到多大的上限， Filippenko和Romani已經(jīng)研究黑寡婦系統(tǒng)超過十年了。
Romani說：“通過將這一測量與其他幾個‘黑寡婦’的測量相結(jié)合，我們表明中子星必須至少達(dá)到這一質(zhì)量，即2.35加減0.17太陽質(zhì)量，”他是斯坦福大學(xué)人文與科學(xué)學(xué)院的物理學(xué)教授，也是卡夫里粒子天體物理學(xué)和宇宙學(xué)研究所的成員。“反過來，這也為在原子核中看到的幾倍密度的物質(zhì)的屬性提供了一些最強(qiáng)有力的約束。事實(shí)上，許多其他流行的致密物質(zhì)物理學(xué)模型都被這一結(jié)果所排除。”
天文學(xué)家說，如果2.35個太陽質(zhì)量接近中子星的上限，那么其內(nèi)部很可能是中子“湯”以及上下夸克--正常質(zhì)子和中子的成分--但不是外來物質(zhì)，例如奇異夸克或高子，它們是含有奇異夸克的粒子。
"中子星的最大質(zhì)量很高，這表明它是核子及其溶解的上下夸克一直到核心的混合物，"Romani說。"這排除了許多提議的物質(zhì)狀態(tài)，特別是那些具有奇異的內(nèi)部組成。"
Romani、Filippenko和斯坦福大學(xué)研究生Dinesh Kandel是一篇描述該團(tuán)隊(duì)結(jié)果的論文的共同作者，該論文于7月26日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志通訊》上。
它們能長到多大？
天體物理學(xué)家普遍認(rèn)為，當(dāng)一顆內(nèi)核大于約1.4個太陽質(zhì)量的恒星在其生命末期坍縮時，會形成一個致密、緊湊的天體，其內(nèi)部處于如此高的壓力之下，所有的原子都被砸在一起，形成一片中子及其亞核成分夸克的海洋。這些中子星生來就在旋轉(zhuǎn)，雖然太過暗淡，無法在可見光中看到，但卻以脈沖星的形式顯示出來，發(fā)射出光束--無線電波、X射線甚至伽馬射線--在旋轉(zhuǎn)時閃耀地球，很像燈塔的旋轉(zhuǎn)光束。
"普通"脈沖星平均每秒旋轉(zhuǎn)和閃爍一次，考慮到恒星坍縮前的正常旋轉(zhuǎn)，這個速度很容易解釋。但是有些脈沖星每秒重復(fù)數(shù)百次或多達(dá)1000次，這很難解釋，除非物質(zhì)落到中子星上并使其旋轉(zhuǎn)起來。但是對于一些毫秒級的脈沖星來說，看不到任何伴星。對孤立的毫秒脈沖星的一個可能的解釋是，每個人確實(shí)曾經(jīng)有一個伴星，但它把它剝離得一無所有。
“進(jìn)化的途徑絕對是迷人的。”Filippenko說。“隨著伴星的演化并開始成為一顆紅巨星，物質(zhì)溢出到中子星上，這使中子星旋轉(zhuǎn)起來。通過旋轉(zhuǎn)，它現(xiàn)在變得令人難以置信的有能量，并且一股粒子風(fēng)開始從中子星出來。然后這股風(fēng)吹到供體星上，開始剝離物質(zhì)，隨著時間的推移，供體星的質(zhì)量下降到行星的質(zhì)量，如果再過一段時間，它就完全消失了。因此，這就是孤獨(dú)的毫秒脈沖星的形成方式。它們一開始并不孤單--它們必須是在一對雙星中--但它們逐漸蒸發(fā)掉了它們的伴星，現(xiàn)在它們是孤獨(dú)的。”
脈沖星PSR J0952-0607和它微弱的伴星支持這個關(guān)于毫秒脈沖星的起源故事。
Romani說：“這些類似行星的天體是正常恒星的‘殘?jiān)鼈冐暙I(xiàn)了質(zhì)量和角動量，將它們的脈沖星伴星旋轉(zhuǎn)到毫秒周期，并在這個過程中增加了它們的質(zhì)量。”
Filippenko說：“在一個宇宙忘恩負(fù)義的案例中，黑寡婦脈沖星吞噬了其伴星的一大部分，現(xiàn)在加熱并蒸發(fā)了伴星，使其質(zhì)量下降到行星質(zhì)量，也許會完全湮滅。”
尋找“黑寡婦”脈沖星，其中的伴星很小，但又不會小到無法探測，這是衡量中子星的少數(shù)方法之一。在這個雙星系統(tǒng)中，伴星--現(xiàn)在只有木星質(zhì)量的20倍--被中子星的質(zhì)量所扭曲，并被潮汐鎖定，類似于我們的月球被鎖定在軌道上的方式，這樣我們就只能看到一面。面向中子星的一面被加熱到大約6200開爾文，或10700華氏度的溫度，比我們的太陽還要熱一點(diǎn)，而且亮度剛好可以用一個大型望遠(yuǎn)鏡看到。
Filippenko和Romani在過去四年中六次將凱克一號望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向PSR J0952-0607，每次都用低分辨率成像光譜儀進(jìn)行15分鐘的觀測，以便在脈沖星6.4小時的軌道上捕捉到這個微弱同伴的特定點(diǎn)。通過將光譜與類似太陽的恒星的光譜相比較，他們能夠測量出伴星的軌道速度并計(jì)算出中子星的質(zhì)量。
到目前為止，F(xiàn)ilippenko和Romani已經(jīng)檢查了大約12個黑寡婦系統(tǒng)，盡管只有6個系統(tǒng)的伴星足夠明亮，可以讓他們計(jì)算出質(zhì)量。所有的中子星的質(zhì)量都比脈沖星PSR J0952-060小。他們希望研究更多的“黑寡婦”脈沖星，以及它們的“表親”：Redbacks，它的伴星質(zhì)量接近太陽的十分之一；以及Romani稱之為Tidarrens--伴星的質(zhì)量約為太陽的百分之一--以黑寡婦蜘蛛的一個近親命名。這個物種的雄性，Tidarren sisyphoides，大約是雌性大小的1%。
“我們可以繼續(xù)尋找‘黑寡婦’和類似的中子星，它們更接近黑洞的邊緣。但是，如果我們沒有找到任何中子星，它就會使2.3個太陽質(zhì)量是真正的極限的論點(diǎn)更加緊密，超過這個極限，它們就會變成黑洞，”Filippenko說。
Romani補(bǔ)充說：“這正好是凱克望遠(yuǎn)鏡所能做到的極限，所以如果沒有奇妙的觀測條件，加強(qiáng)對PSR J0952-0607的測量可能要等到30米望遠(yuǎn)鏡時代。”
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（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：宇宙中密度最大的一些天體是中子星。中子星是一顆恒星變成超新星后留下的恒星核心的殘余物。唯一已知的比中子星密度大的物體是黑洞，它們以同樣的方式形成。根據(jù)即將成為超新星的恒星的質(zhì)量，其核心將成為中子星或黑洞。
中子星可能是小天體--它們通常約有12.5英里寬--但它們有很大的質(zhì)量，這就是它們?nèi)绱嗣芗脑颉Ｗ罱煳膶W(xué)家發(fā)現(xiàn)了迄今為止最重的中子星，這個怪物的重量是太陽質(zhì)量的2.35倍，甚至比之前的紀(jì)錄保持者2.17倍的太陽質(zhì)量還要重。這非常重要，因?yàn)樘煳膶W(xué)家想知道在中子星坍塌并變成黑洞之前它的密度能達(dá)到什么極限。
研究人員之一、加州大學(xué)伯克利分校的Alex Filippenko說道：“我們大致知道物質(zhì)在核密度下的表現(xiàn)，如在鈾原子的原子核中。一顆中子星就像一個巨大的原子核，但當(dāng)你有一個半太陽質(zhì)量的這種東西也就是約50萬個地球質(zhì)量的原子核都粘在一起的時候，它們將如何表現(xiàn)就一點(diǎn)也不清楚了。”
這個被稱為PSR J0952-0607的天體在每秒旋轉(zhuǎn)707次，這使其成為了已知的旋轉(zhuǎn)最快的中子星之一。它是利用凱克天文臺觀測到的，研究報(bào)告發(fā)表在《The Astrophysical Journal Letters》上。
這顆笨重的中子星有一個灰暗的故事，因?yàn)樗谕淌善涓浇p星伙伴的物質(zhì)。它是一種被稱為黑寡婦中子星的類型，以吃自己伴侶的蜘蛛命名。從天文學(xué)的角度來說，這個天體通過引力的作用撕碎了它附近的恒星伙伴并吞噬了它的物質(zhì)、以它為食。
這個系統(tǒng)中的伴星現(xiàn)在只有木星質(zhì)量的20倍，按照恒星的標(biāo)準(zhǔn)，它非常小且它的形狀已經(jīng)被附近中子星的質(zhì)量所扭曲。另外，它還被潮汐鎖定在中子星上，這意味著有一面總是面對著它，而這一面的溫度超過華氏1萬度。這比我們的太陽還要熱，這使得我們有可能通過望遠(yuǎn)鏡看到這顆干枯的恒星--盡管它很小。
研究這些成長到非常大質(zhì)量的黑寡婦中子星可以幫助研究人員了解中子星變成黑洞的極限。作為這組最新發(fā)現(xiàn)的一部分，研究人員提出，最近發(fā)現(xiàn)的天體可能已經(jīng)接近了這個極限，而且他們不可能找到任何質(zhì)量更大的中子星。
“我們可以繼續(xù)尋找黑寡婦和類似的中子星，它們甚至更接近黑洞的邊緣，”Filippenko說道，“但如果我們沒有發(fā)現(xiàn)任何中子星，它就會使2.3個太陽質(zhì)量是真正的極限這一論點(diǎn)變得更加嚴(yán)密，超過這個極限它們就會變成黑洞。”