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Jan. 03 2024

大質量中子星的核心或許是由夸克物質所構成

  • 藝術家筆下所表現的中子星結構,根據理論推算,中央橘紅色的核心是由夸克與膠子所組成的冷夸克物質所構成。圖片來源:Sci News。

    藝術家筆下所表現的中子星結構,根據理論推算,中央橘紅色的核心是由夸克與膠子所組成的冷夸克物質所構成。圖片來源:Sci News。

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中子星是目前所知宇宙中密度最高的天體之一,一顆半徑約10公里的中子星卻擁有相當於太陽的1.4倍的質量。而中子星核心所產生的極高密度與壓力,是否能超越強子之間的作用力,將質子與中子進一步被壓縮轉換成一種稱為冷夸克物質的相,一直都是天文物理學家關注的研究課題。

根據理論推算,在這種極端狀態之下,單一質子和中子將不存在。夸克和膠子將會從量子色動力學(Quantum Chromodynamics)的色禁閉條件(color confinement)中解放出來,成為幾乎可以自由移動的基本粒子。這種物質轉變屬於一種強烈的相變化,類似液態水轉變成冰的過程。此過程會讓核心物質的性質快速發生轉變,接著產生的基本粒子作用力變化,很有可能會破壞整顆星體的力學平衡,導致中子星進一步快速塌縮形成黑洞。

近期,天文物理學家統整目前所獲得的最新觀測資料,採用由機率統計學中貝葉斯定理(Bayes' theorem)所發展出來的演算法,藉由芬蘭CSC數據中心(CSC-IT Center for Science Led.)的LUMI超級電腦,將理論推算結果與觀測數據比較,分析中子星核心形成冷夸克物質的可能性。經由電腦模擬分析後發現,在大質量中子星核心的密度和壓力條件下,形成冷夸克物質的機率高達約80%~90%。接下來,科學家們將運用更精確的觀測數據,進一步分析中子星核心形成夸克物質的機率和演變過程。

 

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資料來源:Sci News

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

 

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