中子星內部結構的驚人發現

為了解中子星無法解釋的特性，物理學家模擬超過 100 萬個狀態方程式，大量模型計算後，法蘭克福大學物理學家對中子星結構得出結論，即根據質量不同，核心有非常堅硬或非常柔軟兩種。

中子星是極緻密的天體，大質量恆星死亡後的產物，質量和太陽相當甚至更大，卻不可思議壓縮成直徑與大城市相當的球體。60多年前發現後，科學家便一直試圖破解結構，但至今仍對中子星結構所知甚少。由於極端特性，使中子星無法在地球實驗室重現，僅能透過模型計算，模擬中子星的極端條件，也是最大的挑戰。這次在狀態方程式幫助下，描述密度和溫度等各種特性，試圖重建中子星從表面到內核結構，團隊模擬超過100萬個狀態方程式，除了滿足理論核物理限制，同時也要滿足天文觀測結果。

評估狀態方程式時，研究團隊有驚人發現，「輕」中子星（質量小於1.7個太陽質量）似乎有柔軟地函和堅硬內核，「重」中子星（質量約1.7個太陽質量）反而有堅硬地函和軟核。這結果可直接測量中子星中心有多大可壓縮性，如夾心巧克力，輕質量類似中心是榛果，外圍是軟巧克力包裹的榛果巧克力；較重就像硬層包裹柔軟餡料的巧克力。探測關鍵是音速，音波經物體傳播的速度，取決於物質的軟硬度，地球音速也可探索內部和發現油礦。

建立狀態方程式模型，物理學家還發現中子星以前無法解釋的特性，如不管質量為何，半徑很可能都只有12公里。研究人員表示廣泛數值研究不僅能預測中子星半徑和最大質量，還對雙星系統形變能力設定新限制，即透過重力場相互扭曲程度，對天文觀測、合併恆星重力波探測確定未知狀態方程式特別重要。研究成果將發表於《The Astrophysical Journal Letters》期刊。

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