1761454878
2025-10-26 02:28:00
フランクフルト大学の研究者らは、中性子星の形成密度に限界があることを発見した。 （1つ）
フランクフルト大学の二人の科学者、ルチアーノ・レッツォラとクリスチャン・エッカーは、密度に関する新たな理論的限界を発見した 中性子星 形成できる。これらの発見は、形質をテストする新しい方法を提供します 核物理学 地球の実験室でテストできる範囲をはるかに超えた、極限の条件下で。
中性子星は、超新星として爆発した後に崩壊する大質量星の核です。この物体は非常に小さいですが、太陽の最大 3 倍の質量を持ち、直径わずか約 20 キロメートルの空間に圧縮されています。中性子星の質量は正確に測定できますが、中性子星の半径を決定することは依然として大きな課題です。
「中性子星物質の特性を測定することは非常に難しいです」とレゾラ氏はSpace.comに語った。 「質量は非常に正確に測定できますが、半径を決定するのは非常に困難です。」
中性子星の密度限界を明らかにする
中性子星の大きさを測定する際の主な困難は、いわゆる状態方程式 (EoS)、つまり星の内部の圧力と密度の関係を記述する方程式にあります。中性子星の内部の状態は極端です。中性子星の物質の一塊の重さは数十億トンにもなります。
巨大な圧力下では、原子が崩壊し、陽子が電子と結合して中性子を形成します。中性子星の中心では、物理学がさらにエキゾチックになる可能性があり、ハイペロンなどの希少粒子や物質さえも関与する可能性があります。 クォーク それはほぼ無料です。ただし、これらの極限状態は実験室で再現できないため、科学者は理論を通じてモデル化することしかできません。
密度限界を研究するために、レゾラとエッカーは数万の EoS モデルを分析し、星がブラック ホールに変化する前に一般相対性理論が許容する最大質量を計算しました。
彼らは、中性子星の質量と半径の比が常に 1/3 より小さいことを発見しました。言い換えれば、中性子星はこの制限を超える密度になることはできません。
「密度の上限を設定しているため、半径の下限も設定できます」と Rezzolla 氏は説明します。 「質量がわかれば、半径は質量の 3 倍より大きくなければならないと言えます。」
宇宙で量子物理学をテストする
この関係は、量子色力学の原理に基づいています (QCD）、強い力が陽子と中性子の内部のクォーク粒子をどのように結合するかを説明する理論です。 Rezzolla氏によると、ある日の観測でこの限界よりも密度の高い中性子星が見つかった場合、それはQCDの理解に誤りがあることを示している可能性があるという。
「密度が 1/3 を超える中性子星が見つかった場合、それは私たちが使用した QCD の仮定に何か問題があることを意味します」と彼は言いました。
レゾラ氏は、国際宇宙ステーションでのNICER実験やGW170817現象などの中性子星合体からの重力波の検出などの将来の観測が、中性子星の半径の推定値を絞り込み、その理論を検証するのに役立つだろうと楽観視している。
この研究はプレプリント リポジトリ arXiv で公開されています。 (スペース/Z-2)
#科学者たちが中性子星の密度限界を発見