科学家发现中子星内部存在宇宙中最奇异物质的证据学术资讯

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天体物理学家发现了一种名为夸克物质的奇怪物质的证据，它位于致密星的核心。研究人员结合最近的理论计算和中子星碰撞产生的引力波的测量结果，发现最大规模的中子星很可能有"夸克核"。

在正常物质中，被称为夸克的基本粒子只存在于质子和中子内部。但是，如果正常物质受到极端温度的影响，或者以非常高的密度聚集在一起，它就会"融化"在一起，让夸克物质在物质内部的任何地方自由地游荡。这种奇特的新状态被称为夸克物质

人们认为，在宇宙大爆炸后的20微秒左右，一种叫做“夸克—胶子等离子体”的奇特物质充斥着宇宙，其行为就像一种无比炽热的液体，在冷却后变成了今天充斥在宇宙中的常规物质。如今，你能找到夸克物质的地方只有（短暂地）在大型强子对撞机的粒子碰撞中--也许还有中子星的核心。

当某些恒星死亡时，它们的核心会坍塌，成为黑洞或中子星。如果是后一种情况，这个新的天体会把比太阳质量还大的天体“塞进”一个城市大小的空间里。很显然，这就产生了一些极端密度的物质，长期以来一直被理论化为夸克物质。

在这项新研究中，来自赫尔辛基大学的研究人员现在宣称，在一些中子星中已经全部确认了“夸克核”。特别是那些质量最大的、质量是太阳的2倍以上的中子星。以前认为两个太阳质量是中子星的绝对上限--质量再大一点，原始恒星就会坍塌成黑洞。但天文学家最近发现，有少数中子星的质量超过了这个"极限"。

根据新研究，正是在这些恒星中可以找到“夸克核”。在某些情况下，“夸克核”甚至可能占到中子星本身的一半以上。为了得出这个结论，研究小组计算出了中子星中物质的"状态方程"。这个方程根据压力和能量密度的关系，描述了中子星中的物质会是什么样子。

最近天文学家们对中子星究竟能有多大、多大的质量有了更清晰的认识。特别是，中子星之间的碰撞产生的引力波已经被激光干涉引力波天文台(LIGO)和欧洲的处女座探测器探测到了。

编码在这些信号中的信息可以揭示出很多关于产生这些信号的天体的信息。总的来说，这些新数据让这项研究得以尽可能的准确。研究人员说，他们"几乎可以肯定"发现了夸克物质--但他们也承认，他们有可能错了。夸克物质仅仅是最直接的解释。

“所有中子星都是由核物质单独组成的可能性仍然很小，但不是零，”该研究的主要作者Aleski Vuorinen说。“然而，我们已经能够做的是，量化这种情况下需要的是什么。”Aleski Vuorinen说。“简而言之，那么密集核物质的行为将需要真正的奇特。比如说，声速需要达到几乎与光速相当的速度。”更多关于中子星的数据将有助于进一步完善这些计算。

这项研究发表在《自然-物理》杂志上。

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