大質量中子星中夸克物質核心的進一步證據

發表于 2025-12-10 08:56:45 來源：骨軟筋酥網

藝術家對大質量中子星內部不同層的印象，紅色圓圈代表相當大的量中夸克物質核心。鳴謝:uux.cn/Jyrki Hokkanen，星中CSC
（神秘的夸克地球uux.cn）據赫爾辛基大學（的約翰娜·佩利寧）：中子星核心包含當今宇宙中密度最高的物質，在一個直徑25公里的物質球體中壓縮了多達兩個太陽質量的物質。這些天體物理物體確實可以被認為是核心巨大的原子核，重力將它們的步證核心壓縮到超過單個質子和中子許多倍的密度。
從粒子和核物理的大質的進角度來看，這些密度使中子星成為有趣的量中天體。一個長期懸而未決的星中問題是中子星巨大的中心壓力能否將質子和中子壓縮成一種新的物質相，即冷夸克物質。夸克在這種奇異的物質物質狀態下，單個質子和中子不再存在。核心
赫爾辛基大學理論粒子物理學教授Aleksi Vuorinen解釋說:“相反，步證它們的大質的進組成夸克和膠子從典型的顏色限制中解放出來，幾乎可以自由移動。”
強烈的相變仍可能毀了這一天
在《自然通訊》發表的一篇新文章中，赫爾辛基大學的一個團隊首次對大質量中子星內部存在夸克物質核心的可能性進行了定量估計。他們表明，基于當前的天體物理學觀測，夸克物質在最大質量的中子星中幾乎是不可避免的:研究小組提取的定量估計將可能性置于80–90%的范圍內。
所有中子星只由核物質組成的剩余小可能性要求從核物質到夸克物質的變化是一個強一級相變，有點類似于液態水變成冰。中子星物質屬性的這種快速變化有可能破壞恒星的穩定，即使是極小的夸克物質核心的形成也會導致恒星坍縮成黑洞。
來自芬蘭、挪威、德國和美國的科學家之間的國際合作能夠進一步表明夸克物質核心的存在可能有一天被完全證實或排除。關鍵是能夠限制核物質和夸克物質之間的相變強度，一旦有一天記錄到來自雙星中子星合并最后部分的引力波信號，這有望成為可能。
大型超級計算機使用觀測數據運行
得出新結果的一個關鍵因素是一組利用貝葉斯推理的大規模超級計算機計算，貝葉斯推理是統計演繹的一個分支，通過與觀察數據的直接比較來推斷不同模型參數的可能性。
這項研究的貝葉斯組成部分使研究人員能夠推導出中子星物質屬性的新界限，證明它們接近最大質量穩定中子星核心附近的所謂共形行為。
論文的主要作者之一Joonas Nä ttilä博士將這項工作描述為一項跨學科的工作，需要天體物理學、粒子和核物理以及計算機科學的專業知識。他即將于2024年5月開始在赫爾辛基大學擔任副教授。
“具體地看到每個新的中子星觀測如何使我們能夠越來越精確地推斷中子星物質的屬性，這是非常有趣的?！?br>另一方面，在Nä ttilä和Vuorinen指導下工作的博士生Joonas Hirvonen強調了高性能計算的重要性:
“我們必須使用數百萬CPU小時的超級計算機時間，才能將我們的理論預測與觀察結果進行比較，并限制夸克物質核心的可能性。我們非常感謝芬蘭超級計算機中心CSC為我們提供了我們需要的所有資源！”

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