過(guò)去40年，證實(shí)中子星內(nèi)部存在夸克核一直是中子星物理學(xué)最重要的目標(biāo)之一。芬蘭科學(xué)家在最新一期《自然·物理學(xué)》雜志撰文指出，他們已經(jīng)找到有力證據(jù)，證明迄今最大中子星內(nèi)核存在奇異的夸克物質(zhì)，這一結(jié)論或?qū)?duì)物理學(xué)研究產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

研究人員解釋說(shuō)，我們周?chē)衅胀ㄎ镔|(zhì)都由原子組成，原子致密的原子核由質(zhì)子、中子及圍繞在其周?chē)碾娮咏M成。但在中子星內(nèi)部，原子會(huì)坍塌成密度極高的核物質(zhì)，其中中子和質(zhì)子緊緊“依偎”在一起，因此整個(gè)中子星可視為一個(gè)巨大的核。此前，科學(xué)家一直不清楚，質(zhì)量最大中子星內(nèi)核中的物質(zhì)是否會(huì)坍塌成更奇特的夸克物質(zhì)。

最新研究發(fā)現(xiàn)，最大穩(wěn)定質(zhì)量中子星核內(nèi)的物質(zhì)，與夸克物質(zhì)的相似度遠(yuǎn)高于與普通核物質(zhì)的相似度。計(jì)算結(jié)果顯示，被確認(rèn)為夸克物質(zhì)的核的直徑可能超過(guò)整個(gè)中子星直徑的一半。

研究人員表示，促成這一新發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵在于天體物理學(xué)研究近期取得的兩個(gè)重要成果：中子星并和產(chǎn)生的引力波的測(cè)定，以及對(duì)質(zhì)量接近兩倍太陽(yáng)質(zhì)量的大型中子星的探測(cè)。

2017年秋，美國(guó)LIGO和歐洲Virgo天文臺(tái)首次探測(cè)到兩個(gè)中子星并和產(chǎn)生的引力波，并推導(dǎo)出碰撞中子星半徑的上限約為13千米。此外，在過(guò)去10年中，科學(xué)家觀測(cè)到3顆中子星的質(zhì)量達(dá)到甚至可能略微超過(guò)兩倍太陽(yáng)質(zhì)量。關(guān)于中子星半徑和質(zhì)量的信息大大減少了與中子星物質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)相關(guān)的不確定性。

在新分析中，科學(xué)家將上述研究成果結(jié)合，對(duì)中子星物質(zhì)的狀態(tài)方程(中子星物質(zhì)壓力與能量密度之間的關(guān)系)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，確認(rèn)中子星內(nèi)部存在夸克物質(zhì)。

赫爾辛基大學(xué)副教授阿列克西·沃林恩說(shuō)，中子星的確切結(jié)構(gòu)仍存在諸多不確定性。自2017年秋天以來(lái)，科學(xué)家已經(jīng)觀察到許多新的中子星合并事件，預(yù)計(jì)不久的將來(lái)會(huì)有進(jìn)一步觀測(cè)結(jié)果，對(duì)此項(xiàng)研究進(jìn)行證實(shí)或證偽。