中子星是非常紧凑的物体，可以在恒星死亡后形成。 然而，人们对它们的内部结构知之甚少。 自从它们被发现以来，科学家们一直在试图破译它们的结构。
由于它们几乎无法在地球上的实验室中复制，因此最大的障碍是模拟中子星内部的恶劣环境。 因此，有许多模型使用所谓的状态方程来定义不同的属性，例如温度和密度。 这些方程试图描述中子星从恒星表面到内核的结构特征。
现在物理学家在 歌德大学法兰克福 已经成功地为这个难题添加了其他关键部分。 他们已经开发了超过一百万个状态方程，这些方程一方面满足从理论核物理获得的数据设置的约束，另一方面满足天文观测所设置的约束。
当他们评估状态方程时，物理学家发现了一些令人惊讶的东西：“光” 中子星 （质量小于 1.7 个太阳质量）似乎有一个柔软的地幔和一个坚硬的核心，而“重”中子星（质量大于 1.7 个太阳质量）却有一个坚硬的地幔和一个软核。
Luciano Rezzolla 教授说， “这个结果非常有趣，因为它让我们可以直接测量中子星中心的可压缩性。 中子星的行为有点像巧克力果仁糖：光星类似于那些 巧克力 在它们的中心有一个榛子，周围是软巧克力，而重星可以被认为更像那些硬层包含软填充物的巧克力。”
声音的速度对于这种洞察力至关重要。 这种依赖于物质的硬度或柔韧性的定量指标描述了速度 声波 在项目内移动。 在地球上发现了石油矿藏， 行星的内部 使用声速进行探索。
科学家们还可以通过对状态方程建模来识别中子星的其他以前未发现的特征。 例如，无论质量如何，它们的半径很可能只有 12 公里。 它们的周长与法兰克福相同。
作者 Christian Ecker 博士 解释: “我们广泛的数值研究不仅使我们能够预测中子星的半径和最大质量，而且还可以对它们在双星系统中的可变形性设定新的限制，即它们通过它们相互扭曲的程度 引力场. 这些见解对于通过未来的天文观测和对合并恒星引力波的探测来确定未知的状态方程尤为重要。”
期刊参考：
- Sinan Altiparmak、Christian Ecker、Luciano Rezzolla：关于中子星的声速。 天体物理学杂志信 (2022) DOI： 10.3847/2041-8213/ac9b2a
- Christian Ecker & Luciano Rezzolla：对中子星声速的一般的、与标度无关的描述。 天体物理学杂志信 (2022) DOI： 10.3847/2041-8213/ac8674
