https://news.ltn.com.tw/news/world/breakingnews/4728730據《每日科技網》(scitechdaily)報導,歐洲太空總署(ESA)與美國國家航空暨太空總署(NASA)的最新觀測結果揭示了3顆異常冷的年輕中子星(Neutron Star),這一發現挑戰了現有的中子星理論模型。這些觀測結果表明,現有的許多中子星模型中僅有少數仍具有效性,這或許能將廣義相對論與量子力學理論連接起來。
據報導,ESA的XMM-牛頓(XMM-Newton)和NASA的錢德拉X射線天文台(Chandra X-ray Observatory)探測器發現了3顆年輕且異常冰冷的中子星。這些中子星位於銀河系的不同位置。科學家比較其特性與不同中子星模型,發現這些異常的低溫否定了約75%的已知模型。這是解開所有中子星狀態方程式的關鍵一步,對宇宙基本法則有重要影響。
中子星(Neutron Star)是宇宙中密度僅次於恆星質量黑洞的天體,每顆中子星都是超新星(Supernova)爆炸後留下的巨大恆星壓縮核心。這些天體的中心物質被擠壓到難以理解的形式。中子星之所以得名,是因為在極高壓下,電子與原子核融合,將質子轉變為中子。這樣的極端環境可能會穩定其他難以生存的粒子,甚至使粒子融合為夸克湯(Quark Soup)。
科學家挖掘ESA的XMM-牛頓和NASA的錢德拉任務數據,發現3顆年輕且冷卻速度極快的中子星,溫度比同齡中子星低10到100倍。研究團隊由西班牙空間科學研究所(ICE-CSIC)和加泰隆尼亞太空研究所(IEEC)的雷亞(Nanda Rea)教授領導,她表示,這些中子星的年輕年齡和低表面溫度只能用快速冷卻機制解釋,這使得他們能排除大部分可能的模型。
揭示真正的中子星狀態方程對於理解宇宙基本法則有重要意義。物理學家尚未能將廣義相對論(General Relativity)與量子力學(Quantum Mechanics)統一起來,而中子星則是測試這兩個理論的最佳場地。愛因斯坦的廣義相對論描述了大尺度下的重力效應,而量子力學則描述了微觀粒子行為。中子星內的極端條件為研究這兩種理論如何統一提供了獨特的機會。
這3顆異常冷的中子星過於昏暗,難以被大多數X射線天文台觀察到,但XMM-牛頓和錢德拉的超高靈敏度使得測定其溫度和其他特性成為可能。這一發現展示了跨學科合作在推進我們對宇宙理解方面的重要性。相關研究結果發表於6月20日的《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊。