德國歌德大學的研究人員開發(fā)了一種物理模型，以此重新測算了中子星的尺寸，他們將引力波的觀測數(shù)據(jù)輸入了模型，經(jīng)過約束性數(shù)據(jù)的計算，研究人員確立了中子星尺寸的上限，精確性超過了過去的計算。中子星是極為致密的宇宙天體，相當于太陽的質(zhì)量，尺寸相當于一個世界主要城市的大小。天體物理學家對一個問題感到了困惑，中子星形狀或者好像條帶狀的洛杉磯，或者好像緊湊的舊金山，中子星精確性的外形仍在科學家的認識能力之外。

歌德大學的研究人員應(yīng)用了對兩個中子星合并事件進行測量的引力波數(shù)據(jù)，中子星被天文學家定名為GW170817。中子星質(zhì)量被壓縮在極小的體積內(nèi)，當一個天體的密度超過了中子星的密度時，它將會進一步塌縮為宇宙的“王者”——黑洞，研究人員以中子星的“臨界質(zhì)量”限定了中子星的尺寸。

德國法蘭克福歌德大學的理論物理研究所的研究人員在《物理學評論通訊》發(fā)表了有關(guān)中子星的研究成果，通過模型和代入?yún)?shù)的計算方法，他們確定了中子星的尺寸為12公里到13.5公里或為7.4英里到8.4英里。有兩種不同的解決方案，在中子星尺寸的計算中出現(xiàn)了不同的結(jié)果。極為致密的中子星如何產(chǎn)生相變？研究人員對這一機制了解得不夠清楚，可能會出現(xiàn)超致密性的中子星，它們的尺寸將會變得更小。

中子星也被稱為脈沖星，它們是老年恒星毀滅之后的遺骸，恒星在生命周期的最后階段發(fā)生了劇烈的爆發(fā)，在死亡恒星的中心留下了體積狹小的中子星。質(zhì)量相當于太陽10到30倍的恒星最終轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶有?，科學家之前一直認為，中子星的直徑大約為20公里，在極小的體積中“塞進”一顆大于太陽質(zhì)量的天體，它的物質(zhì)密度大得十分驚人。

西班牙加泰羅尼亞技術(shù)大學(UPC)和 加拉利群島天體物理研究所 (IAC) 的科研人員開展了聯(lián)合攻關(guān)，他們精確地測量了一顆迄今為止被認為是一顆最大質(zhì)量的中子星，它被天文學家標記為 PSR J2215+5135，相當于太陽質(zhì)量的2.3，2011年，天文學家發(fā)現(xiàn)了這顆質(zhì)量創(chuàng)造了“吉尼斯紀錄”的中子星。到目前為止，天文學家一共發(fā)現(xiàn)了2000多顆中子星，2011年，天文學家發(fā)現(xiàn)了一顆相當于太陽質(zhì)量2.4倍的中子星，2010年和2013年，天文學家發(fā)現(xiàn)了一顆相當于太陽質(zhì)量2倍的中子星。

聯(lián)合天文團隊使用了加拉利亞斯大望遠鏡 (GTC)的觀測數(shù)據(jù)，它是目前世界上最大的光學和紅外線望遠鏡之一，使用了威廉·赫歇爾望遠鏡 (WHT)和伊薩克·牛頓望遠鏡組 (ING) 以及 IAC-80望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用了雙星系動力學的物理模型，他們在《天體物理學》雜志上發(fā)表了 對中子星PSR J2215+5135質(zhì)量的計算結(jié)果。

中子星PSR J2215+5135只是雙星系中的一顆，這顆中子星和它的伴恒星一起繞著雙星系的質(zhì)量中心轉(zhuǎn)動，伴隨的恒星受到了主中子星的強烈輻射。主中子星的質(zhì)量越大，伴隨恒星在軌的轉(zhuǎn)速越快。聯(lián)合天文團隊應(yīng)用氫原子和鎂原子的光譜線對伴恒星的轉(zhuǎn)動速度進行了測量，他們第一次檢測了伴恒星的“雙面速度”，伴恒星的一面受到中子星的輻射，伴恒星的另一面形成了陰蔽面，他們通過伴恒星的轉(zhuǎn)速計算了中子星的質(zhì)量，它的質(zhì)量相當于太陽質(zhì)量的2倍以上。

聯(lián)合團隊確立了在緊湊雙星系中測量中子星質(zhì)量的方法，超過了過去的測算精確。聯(lián)合天文團隊團隊采用的計算方法適用于其它雙中子星系。過去的10年，費米—LAT和美航局的伽馬射線望遠鏡已發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個與 PSR J2215+5135相似的脈沖星，計算方法原則上也適用于對黑洞和白矮星質(zhì)量的測算。黑洞、白矮星和中子星都是大質(zhì)量的死亡恒星留下的遺物，它們同樣有雙星系的存在方式。大于太陽質(zhì)量30倍的死亡恒星將會形成黑洞，小于太陽質(zhì)量10倍的死亡恒星將會形成白矮星。

確定中子星的質(zhì)量對天體物理學的意義非常小可，對天體物理學和對原子核物理學的研究價值相當。中子和質(zhì)子構(gòu)成原子核，原子核和電子組成了原子。質(zhì)子和中子或核子的相互作用發(fā)生在中子星非常高的物質(zhì)密度之中，這成了今日物理學最大的神秘性之一。中子星是一個極好的天體實驗對象，科學家通過中子星研究了超出人們想象的極為致密和奇異的物質(zhì)形態(tài)。聯(lián)合天文團隊的研究成果支持了一個觀點：如何抵御2.3倍太陽質(zhì)量的中子星產(chǎn)生的強大引力？組成中子星的物質(zhì)粒子同樣產(chǎn)生了相應(yīng)的斥力，中子星內(nèi)部的引力和斥力保持了平衡，這似乎說明科學家在中子星的中心區(qū)域發(fā)現(xiàn)自由態(tài)夸克和其它奇異粒子的可能性極小。

（編譯：2018-6-27）