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第47章 psr j0737-3039(第6页)

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通过双脉冲星的质量比(13371250≈107),我们还能构建中子星的“质量函数”

——即质量与半径的关系曲线。

这条曲线直接对应核物质的压力-密度关系:质量越大,核心密度越高,压力也必须越大才能抵抗引力坍缩。

2021年,欧洲核子研究中心(cern)的核理论小组利用psrj0737-3039的质量函数,修正了状态方程的“对称能”

项(描述中子与质子比例对压力的影响)。

他们的结果表明,中子星核心的对称能约为106v——这与实验室中重离子碰撞实验测得的对称能一致,说明核物质的状态方程在从实验室尺度(飞米级)到中子星尺度(千米级)是自洽的。

这是人类首次通过天体物理观测验证了核物质的基本性质,将核物理与天体物理的距离拉得更近。

七、掩食现象的“微观密码”

:中子星的大气层与磁层psrj0737-3039的掩食现象,不仅是轨道力学的“表演”

,更是中子星表面物理的“显微镜”

当一颗中子星遮挡另一颗的脉冲信号时,我们能捕捉到射电、x射线甚至γ射线波段的光变曲线,这些曲线藏着中子星大气层、磁场与磁层的秘密。

1掩食的“锐利边缘”

:中子星的“无大气层”

假设psrj0737-3039的掩食“边缘”

非常锐利——主掩食在30秒内从“完全遮挡”

到“部分恢复”

,没有渐变的过渡。

这说明中子星的表面几乎没有大气层,或者说大气层的密度极低(约10?12g3),无法散射或吸收脉冲信号。

这一结论与之前的中子星大气层模型一致:中子星的表面引力极强(约1012s2),任何气体都无法长期保留——即使有短暂的大气层(如超新星爆发残留的气体),也会在引力作用下迅速坍缩到表面,形成一层厚度不足1厘米的“壳层”

这层壳层的密度极低,对射电信号的散射可以忽略,因此掩食边缘才会如此锐利。

2射电掩食的“吸收线”

:磁层中的“等离子体云”

尽管中子星没有厚重大气层,但掩食期间的射电脉冲会出现微弱的吸收线——即某些频率的脉冲强度下降。

通过分析这些吸收线,天文学家发现,中子星的磁层中存在稀薄的等离子体云(电子密度约10??3)。

中子星的磁层是其磁场与周围等离子体相互作用形成的区域——磁场线从磁极延伸至星际空间,加速电子产生射电脉冲。

当一颗中子星遮挡另一颗的磁层时,等离子体云会吸收部分射电信号,形成吸收线。

通过测量吸收线的频率与宽度,我们能推断出磁层中等离子体的温度(约10?k)与磁场强度(约10?g,是地球磁场的1012倍)。

3掩食的“时序抖动”

:引力波的“微扰”

psrj0737-3039的掩食时间并非完全固定,而是存在微小的“抖动”

(约1毫秒)。

这种抖动并非来自轨道误差,而是引力波的微扰——两颗中子星辐射的引力波会轻微改变它们的相对位置,导致掩食的时刻发生偏移。

通过测量这种时序抖动,天文学家能进一步约束引力波的偏振模式。

广义相对论预言引力波有两种偏振(“+”

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