科學家利用中子星的熱核爆發研究其內部結構

莫心海

【正見網2002年11月26日】

據美國航空航天局網站11月7日消息,在一個中子星 (Neutron Star) 表面發生28次系列熱核爆發(thermonuclear blast)期間,科學家利用歐洲太空總署(ESA)的XMM牛頓X-線探測衛星對這種神秘的物體進行了許多關鍵的測量。

中子星是由中子直接組成的緻密星體。我們眼睛所見的地球上的物質通常是由分子組成,分子由原子組成。和中子相比,分子之間,原子之間以及原子和分子內部都有巨大的空隙,因此和我們日常接觸的物體相比,中子星的密度大得驚人。一個典型的中子星的密度約是地球密度的100萬億倍左右,一個火柴盒大小的中子星物質質量高達幾十億噸。

這次測量到的這個中子星是雙星系統EXO 0748-676的一部分,位於飛魚星座。科學家估計這個中子星質量約為太陽的1.4倍,直徑為16公裡左右。基恩・科塔母(Jean Cottam)博士和他的研究組首次利用光在中子星的極端引力場中穿過其大氣層時發生的頻率偏移現象(即引力紅移)研究了中子的內部結構,首此獲得到了這個中子星質量和半徑的比率,這一結果發表在《自然》雜誌11月7日號期刊上。

科塔母博士說:「只有在中子星發生熱核爆發引起其臨近區域大放光彩時我們才能測到射出的光與中子星極端引力場相互作用而留下的特徵。」

因為光線的引力紅移直接決定於中子星的質量和半徑,其質量和半徑比又決定了其內部物質所遵從的狀態方程,所以這類測量對於了解中子星的性質有著非常重要的意義。如果能夠得到中子星精確的質量半徑比,科學家可以確定中子星內超流體(superfluid)的特性及其相互作用--類似於粒子物理學家在粒子加速器中尋找的現象。這次測量得到的結果還首次證明了中子星在自然界中是的確存在的。

「不象太陽的內部結構已經被我們清楚地了解,中子星對人類來說象是一個黑盒子,」論文的合作者,哥倫比亞大學的弗裡茲・培雷爾斯(Frits Paerels)博士說,「我們在中子星這個黑盒子上開了第一個小孔。現在理論工作者們可以憑著我們提供的數據繼續探索。」

更重要的是,論文的另一合作者,荷蘭空間研究所的馬裡亞諾・門德茲博士(Mariano Mendez)指出,這一工作開創了利用引力紅移研究緻密星體的新方法。也許可以利用它來尋找新一類的緻密天體,如夸克星等。

現代科學的新發現特別是天體物理學所觀測到的現象極大地開拓了我們人類的視野。一些物質如中子星,黑洞等,因為它們都遠遠超出了人們在日常生活中的經驗,在幾十年前甚至更近的時間內,人們都曾經懷疑它們的存在,而今天都已經相繼被實驗觀測所證實。人們在日常生活中所固守的一些觀念,如看不見,或者現代科學還沒認識到就一概加以否認甚至反對,已經一再被證明是不「科學」的。現在科學不能解釋,不能觀察的一些現象,將來可能是人們的常識。

參考資料

http://www.gsfc.nasa.gov/topstory/20021003nsexplosion.html


(英文版:http://www.pureinsight.org/node/1303

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