引力波发现未知天体，可能是介于中子星和黑洞之间的夸克星

1. 引力波发现未知天体，可能是介于中子星和黑洞之间的夸克星

引力波是天体运动扭曲时空产生的向外传播的时空涟漪，但是它是如此的微弱，以至于我们只能探测到宇宙中大质量天体碰撞产生的引力波。2015年，LIGO天文台首次探测到黑洞碰撞产生的引力波，这标志着引力波天文学进入一个黄金时代。
  
 最近，天体物理学家探测到了迄今为止最奇怪的引力波信号。此次碰撞是在2019年8月被LIGO-Virgo联合探测到的，研究人员对引力波的新分析结果发表在6月23日的《天体物理学杂志快报》上。结果显示，这次碰撞是一次黑洞与神秘天体的碰撞。之所以称它为神秘天体，是因为该天体的质量为2.6倍太阳，而中子星的质量上限为2.5倍太阳，最轻的黑洞质量也是太阳的5倍。而且，由于此次事件的距离遥远，大约为8亿光年，因此科学家没有探测到来自该事件的光。
  
 
  
  
 
  
 
  
  
 许多专家表示，该神秘天体打破了我们对宇宙的认识，它有可能是我们见过的最重的中子星，也有可能是最轻的黑洞。但是，科学家提出了一种更有可能性的结果：它就是我们寻找很久的介于黑洞和中子星之间的夸克星。
  
 我们知道恒星的质量非常大，它会在自身的引力下向内收缩，其产生的效果就是让核心的温度和压力变高，核心中的元素就开始发生核聚变，产生更高的温度和压力来抵抗引力的收缩，这被称为流体静力平衡。
  
 
  
  
 
  
 
  
  
 当恒星的氢元素开始消耗殆尽的时候，它就会开始聚变成氦、碳、氧等。此种聚变释放的能量更快、更高，它会推动着恒星迅速向外膨胀。最后，外层向外爆炸成行星状星云，只留下了一个致密的内核。而整个内核根据质量的不同，它可以形成白矮星、中子星或者黑洞。
  
 众所周知，原子是由质子、中子和电子组成，它们的自旋均为半奇数，因此它们是费米子，满足泡利不相容原理。当恒星内核的质量小于1.44倍太阳时，它最终会形成白矮星，此时由泡利不相容原理形成的电子简并压力抵抗了自身引力的收缩。而1.44倍太阳质量被称为钱德拉塞卡极限，是由印度物理学家钱德拉塞卡通过计算电子简并压力的极限得到的。
  
 如果质量超过此上限，它会形成中子星。此时，电子简并压力已不能抵抗引力的收缩。核外电子被压进核内，并和质子结合形成中子被释放出中微子。此时，能抵抗引力的就只有中子的简并压力。1936年，奥本海默通过计算中子简并压力能抵抗的引力极限，得出中子星的质量上限为0.75倍太阳。今天，我们知道这个结果是错的，因为中子星的质量上限为2.5倍太阳。但是聪明的科学家并不认为奥本海默的想法错了，他们反而认为在中子星内部存在着另一种东西——夸克核。
  
 
  
  
 
  
 
  
  
 由于中子星内部的压力是如此之高，单靠中子简并压力是不可能支撑得住的，而且它的质量还不够大，不能形成黑洞。因此，科学家认为在中子星内部的中子已经被压碎成夸克了。2017年的中子星碰撞产生的引力波也能证明这一点，当两颗中子星彼此靠近时，引力会造成它们的扭曲变形，而形状改变能揭示其内部结构。这些信息都被存储在引力波中。
  
 中子星质量上限为2.5倍太阳，最轻黑洞为5倍太阳，在这质量间隙之间肯定还存在着未知的天体类型。而最新的通过引力波发现的2.6倍太阳质量的神秘天体可能就是预测已久的夸克星。

2. 夸克星，密度比中子星还大几十倍！它会是高密度天体的极限吗？

 如果让你说出宇宙中除了黑洞之外密度最高的天体，恐怕一般都会回答是 中子星 。的确，中子星让人类第一次见识了原子核级别的高密度物质（可以将中子星看成是一个巨大的原子核），每立方厘米的质量高达1亿到10亿吨，颠覆了人们的想象。然而，就没有比中子星密度更高的选手了吗？还真有一位候选者，它就是本文的主角： 夸克星 。
   
   夸克星的名字十分霸气， 夸克是构成质子、中子等基本粒子的更小的物质单元 ，夸克星顾名思义就是由夸克组成的星体，比中子星体积更小，而密度甚至可以达到中子星的几倍甚至几十倍，绝对是个厉害的角色！
   
   按照恒星演化规律，中小质量的恒星的寿命末期会变成白矮星，更大质量的恒星在超新星爆发后形成中子星，当恒星的质量再大，但又不足以形成黑洞时，中子也会被压碎，形成由夸克物质构成的“夸克星”。这听起来很合理，但夸克已经进入了量子色动力学的领域，具有一些奇特的性质，如 “渐近自由” 、 “夸克禁闭” 等，事情就没那么简单了。
   今天，人马君就与大家一起探寻神秘的夸克星，了解一下这个传说中极端致密天体的前世今生。
   关于夸克星的预言，还要从超新星能量之谜说起。 对于超新星爆发的机制，天文学家直至现在还没能给出一个圆满的解释 ，这可能会让大家感到很意外，说实话，人马君也很意外！
   
   早在公元1054年，人类第一次记载了超新星。那时正是宋朝，司天监向皇帝汇报了“客星”的出现和消失。那次爆发形成了著名的蟹状星云和星云中央的中子星。
   
   根据目前比较流行的II型超新星理论，在大质量恒星的生命末期，中心区域的氢燃料耗尽，开始了氦聚变，恒星随之膨胀为红超巨星。如果质量够大的话，星体核心不断合成更重的元素，并继续释放出能量。但当合成到铁和镍的时候，再通过聚变或α粒子吸收来合成更重的元素时，不仅不再释放能量，反而需要吸收能量来克服库仑斥力。
   
   因此，在红超巨星的中心，就形成了一个铁（镍）核。当铁核质量达到钱德拉·塞卡极限（1.44倍太阳质量），由泡利不相容原理产生的电子简并压将无法抵抗引力，铁核变得不稳定。在引力的作用下，铁核迅速坍缩，直到强相互作用力（中子简并压）与引力达到平衡为止。
   
   从这时起，理论与实际开始出现分歧。一开始，科学家认为 铁核坍缩过程产生了大量携带能量的中微子，与外壳物质相互作用，造成了超新星爆发 ，但计算表明，由于中微子与物质的作用非常微弱，这些中微子和能量不足以造成如此强烈的爆炸。后来，又提出了“反弹理论”：在铁核坍缩后， 外层物质随之以极高速度向下坠落，撞击在停止收缩的核心上，形成了反弹激波 ，激波向外传播，炸开了恒星外壳，形成了爆发。
   
     
   
   反弹理论听起来很靠谱，然而详细分析表明，反弹激波会迅速衰减，根本无法把恒星炸成一朵大烟花。于是，科学家又提出了更进一步的理论：中微子加热理论，它将中微子与反弹理论结合，指出 核心坍缩释放的中微子会加热反弹激波后方的物质，形成“热泡”，推动激波向外传播 ，实现炸开恒星的“宏伟目标”。这一理论在计算模拟中实现了超新星爆发，但爆发的能量还是太小，与观测不符。
   听了以上描述，您可能也了解了：到现在为止，还没有一个理论能很好的解释猛烈而常见的超新星爆发现象。这样的问题怎能不引起大人物的注意，于是，M理论之父、有弦理论界“教皇”之称的爱德华·威顿登场了。
   在1970年代后期，科学界已经提出了夸克星的构想，即考虑恒星的质量够大时，在铁核坍缩后，即使是中子简并压也无法抵抗引力，核心会继续压缩，直到中子也被压破，成为自由夸克“气体”，而当夸克的简并压能够抵抗引力时，就形成了夸克星。
   然而，在夸克的世界里，自由夸克“气体”是一个很讨厌的东西，于是，在如此强的压力之下，夸克们似乎向着另一个截然不同的方向发展了。 1984年，爱德华·威顿发表了一篇论文，提出了“奇异物质”的概念，以及由奇异物质构成的“奇异星” ，与自由夸克“气体”相比，这也许更接近夸克星的真实面目。
   
   在威顿的设想中， 奇异物质由上、下和奇夸克组成，也就是u，d，s三种夸克 。而构成自然界中一般物质的质子、中子，都是由3个u和d夸克组成的。由于存在“夸克禁闭”（即 夸克之间的距离越远，相互作用力越大 ），导致不存在游离在外的夸克。而s夸克具有奇异量子数（在弱相互作用中不守恒），被称为奇异夸克。
   
   前面说到，在超新星爆发时，恒星内部的铁核崩溃坍缩，最后由中子简并压抵抗住了引力，形成了中子星的雏形。由于中子是费米子，它必须在空间中占有体积，在中子星中，中子密度非常高，相互之间靠得很近，由此导致能量非常高（费米能），当高到一定程度时， 一个u夸克和一个能量极高的d夸克，可能发生弱相互作用过程，转化为一个u夸克和一个s夸克，而在一定条件下，s夸克也可以重新转化为d夸克。 当反应达到平衡时，u，d，s三种夸克的数量差不多，s夸克略少，形成了奇异物质，而中子星将成为奇异星，也就是夸克星。
   
   威顿在1984年论文中指出， 以奇异物质形式存在的夸克物质，其能量水平应该比中子星物质更低，也就比中子星物质更稳定。 理论上，中子物质最终都应该转化为奇异夸克物质，但这一过程可能比宇宙的寿命更长久。
   理论计算表明，在超新星爆发前那一刻，中子物质一旦开始向奇异夸克物质转化，速度可以用迅雷不及掩耳来形容。当达到合适的条件时（例如引力压缩），中子物质通过强相互作用先转化为由u、d两种夸克组成的正常夸克物质，也就是所谓的自由夸克气体，但它存在的时间甚至小于1微秒，随后便通过弱相互作用转化为u、d、s三种夸克组成的奇异夸克物质。 一旦中子星的中心形成了奇异夸克物质，整个星体会在很短时间内全部转变为奇异星 ，对于这一过程，科学家提出了爆轰和扩散两种形式，转变的时间从不足1秒到几十秒不等。
    由于奇异夸克物质的能量低于中子物质，在转变过程中，将以中微子的形式释放出大量能量，可以加热外层物质，推动激波前进，终于让计算中的超新星“成功”爆发了！ 
   夸克星的物质形态与正常世界里完全不同，具有很多奇怪的现象。由于夸克禁闭被突破，整个夸克星实际上形成了一个巨大的基本粒子，如同一个中子或一个质子一样，这与中子星截然不同。
   
   而 夸克物质被束缚在一起，靠的却并不是巨大的引力，而是整体的夸克禁闭 ，因此奇异夸克物质不一定要形成大的夸克星，也能以小块的形式存在，而最小的奇异夸克物质就是著名的H双重子，由2个u，2个d和2个s夸克组成。
   据分析， 夸克物质有着极高的黏性 ，由于三种夸克可以在不同的密度条件下可以相互转化，任何振动都会被迅速抑制，因此会像糯米粘糕一下，很黏牙！
   
   如果一个夸克星由纯夸克物质构成的话，由于夸克之间的作用距离非常短，短到不足1飞米（10^-15米），它的 表面将异常光滑 ，没有任何细小的起伏，只在外表包着一层薄薄的电子。
   而如果夸克星吸积了来自其它地方的正常的原子核物质，会在外面形成一个核物质壳，这个壳与夸克物质之间有一个几百飞米的间隙，间隙中的电场和电子阻止了核物质落在夸克物质上。如果吸积的物质越来越多，核物质壳的厚度越来越大，内侧的原子核和电子密度越来越大，最终将电子压入原子核，形成中子物质。由于中子不受间隙电场影响，可以向下落在夸克星上，使夸克星的体积变大。此时核物质壳的厚度就不会再增加了。
   
   下面来探讨一下大家关心的夸克星的密度问题。由于物质形态的不同，奇异夸克星和中子星的质量与半径的关系差别相当大，下面的曲线可以直观的表现出这种差异。
   
   可见，夸克星的半径随着着质量的增大而增大，而中子星的半径随着质量增大而减小，且一般不会小于10公里。 当质量比较小时，同样质量的夸克星的半径可能仅为中子星的几分之一，也就是说密度将比中子星大几十倍 ，达到每立方厘米20亿吨左右，非常惊人。像人马君这么大的一块奇异夸克物质，重量可以达到160万亿吨，已经不能用“重于泰山”来形容了，因为这比1000个泰山还要重！
   
    而质量比较大时，夸克星与中子星的大小可以重叠 ，也就是说，一些大质量的中子星和夸克星的密度是差不多的，这也是有时难以区分夸克星和中子星的原因。
   自从夸克星的概念被提出以来，天文学家寻找夸克星的努力就从未停歇，但是迄今为止，还从未找到能证明夸克星存在的确凿证据，这是因为夸克星与中子星外在的特征实在太像：直径都很小，都有高速的自转，都有很强的磁场，甚至都会有规律的发出电磁脉冲……如果说有区别，那就是夸克星的直径会比中子星小，如果一个致密星的直径小于8公里，那很可能就是夸克星。但要测定这么小的星体的直径相当的难，只能在有吸积盘的情况下，通过测定吸积盘内圈直径来估计。
   还有一种方法：由于夸克星更加致密，同时还具有极强的体黏滞性，因此可以承受更高的旋转速度，如果一个致密星的旋转周期达到了亚毫秒级，那它也很可能是夸克星。
   目前比较公认的夸克星候选者当属 RX J1856.5-3754 和 3C58 ， 这二位在钱德拉X射线望远镜下的成像是这样的：
   
   RX J1856.5-3754是距离我们只有400光年的一颗致密星，根据钱德拉望远镜的观测数据分析，它的表面温度为70万度，直径可能不到12公里，比一般的中子星要小得多，很可能是一颗奇异夸克星。
   而3C58则是一个在公元1181年就被中国和日本观测到的超新星爆发的残骸，距离我们一万光年，虽然这是一颗很年轻的致密星，但其温度却已经低于100万度，如此快的冷却速度，在中子星理论中是无法解释的，因此也认为可能是夸克星。
   
   除了上面两个之外，夸克星的候选者还有很多，但它们都没有得到确切的证明。同时，最小的奇异夸克物质单元——H双重子也从未被实验发现。对夸克星的探寻，依然是天文学界的一个热门议题。
   夸克星虽然还没有找到，好奇的人们已经在思考更激进的理论了： 在夸克星和黑洞之间，还会不会存在更加致密的天体呢？ 俗话说，人有多大胆，地有多大产，只要脑洞大开，创新点总会有的！人们已经提出了许多密度比夸克星还高的假想天体，例如以下这几个疯狂的想法：
    先子星 ：虽然在实验中，夸克和轻子是没法再分了，但科学界曾经假设过一种更小的物质单元——先子，并假定夸克和轻子都是用先子构成的。如果先子存在的话，如果引力增大以至于夸克也被压碎的话，有可能形成以先子简并压来抵挡引力的先子星。假如先子星存在，它的密度将达到每立方厘米100万亿吨，人马君已伙呆！
    电弱星 ：如果先子不存在的话，别急，还有一根稻草可用：夸克也会“燃烧”，它可能会通过电弱燃烧转化为轻子，并释放出能量，这些能量可以暂时抵挡一下过分巨大的引力，从而维持住星体而不变成黑洞。据说，一颗苹果大小的电弱星的质量相当于两个地球！但是随着夸克的消耗，电弱星注定是不会长久的，大概只能存在一千万年左右。
    量子真空星 ：量子力学认为真空并不是空的，而是有虚粒子不断出现和湮灭，当引力将物质压缩到极致时，真空被极化，产生了斥力，形成了量子真空星。它的性质已经很接近黑洞，甚至用现有观测技术很难将其与黑洞区分开来。
    普朗克星 ：一种观点认为黑洞并不存在，因为根据量子力学，物质的尺度不可能小于普朗克长度，引力把物质压缩到1个普朗克密度之后，就达到了密度的极限，将无法再压缩，从而形成了普朗克星，它甚至像黑洞一样有事件视界。普朗克星是不稳定的，会立即发生反弹，但由于引力越强的地方时间流逝得越慢，在外面的观测者看来，普朗克星的寿命与黑洞一样长。
   这么看，普朗克星如果存在的话，应该是终极的致密星了！
   啰里啰唆的说了这么多，大家对夸克星应该有一些了解了吧？其实，包括夸克星在内的多种致密星，还仍然只是理论上的猜想，这些猜想未必就一定成立，也许哪一天会被实验或新的更靠谱的理论证伪。但 这些假说代表了人类对未知的探寻，不管最终能不能成立，都具有开创性的意义。 另一方面，人马君深深的感受到，微观和宏观是统一的，如果我们搞不清楚微观的机理，也就无法解释宏观的现象，这也许就是科学家们孜孜不倦的追求“大统一理论”的原因吧！
   #中子星##夸克##黑洞#

3. 中子星，夸克星，黑洞谁密度最大？

黑洞和白洞不知道还算不算是物质，还是时空上的一个点，宇宙中最重的物质应该是夸克星了。

[资料]
  通常，在原子核中，质子和中子通过π介子连接，无论原子类型如何，原子核密度不变。研究小组的科学家利用日本高能加速器进行试验，把称为K介子的基本粒子打入含有2个质子和2个中子的氦原子核中。结果发现了一个质子飞出，K介子紧密连接另一个质子和2个中子，K介子与质子和中子紧紧连接后，原子核呈现高于通常原子核10倍的密度。 

  科学家们一直在观测宇宙中的“夸克星”。与中子星是由巨大重力形成不同，夸克星比中子星密度更大，被认为是由强烈的互相作用形成的。如果K介子形成高密度状态成立，对夸克星的存在与否以及生成过程的研究具有重大意义z

4. 比中子星更加神秘，奇异夸克星真的存在吗？科学家该如何发现它？

 大约再过50亿年，我们的太阳就会走到自己的末日，膨胀成一颗红巨星，最终以白矮星的命运结束自己的一生。
      白矮星是宇宙中数量最多的致密星，因为绝大部分恒星都会以这种方式谢幕。 当死亡恒星的内核质量大于太阳的1.44倍时，才会变成另一种致密星——中子星。 
    白矮星内部绝大部分都是碳元素，此外还会有一小部分氧、氮、氢。而中子星的引力过于巨大，以至于电子都被压进了原子核，与质子结合成为中子。 因此，这种致密星几乎完全由中子构成，所以称为中子星。这么看来，中子星可以近似看作是一个只有中子、没有质子的特殊原子，而白矮星则可以看作是几乎完全由碳原子构成的一个巨大分子。
    在中子星之上，还有黑洞，这要求死亡恒星的内核质量超过太阳的1.5-3倍。 在黑洞内部，连中子也不复存在，一切物质都彻底被吞噬到奇点内，损失除质量、角动量以及电荷之外的所有物质。
      这是迄今为止人类已知的三种致密星，但是我们发现，这里还有缺失的一环！
    按照白矮星近似于几乎只含有碳原子的分子、中子星可看作只有中子的原子的话，黑洞已经属于虚无。 可是，中子并非基本粒子，它仍然可以继续分割。 中子是由夸克组成的，分别是两个下夸克和一个上夸克 。那么问题来了：难道宇宙中就没有一种夸克星吗？
   或许，宇宙中就存在这么一种神秘的天体，介于中子星与黑洞之间，那就是夸克星。
      在关于中子星的标准模型中，中子星的核心应该是保持完整的，也就是说，它的内部应该也是充满了中子。不过，最近的一些研究认为，中子星的内部或许会发生分解，形成传说中的物质——  夸克汤  。
   由于夸克禁闭作用，我们几乎不可能分离出单个夸克来。 但是在宇宙大爆炸或者中子星内部这种恐怖的超高压、超高温环境下，夸克有可能会游离出来，这种状态就叫做夸克汤。 而在中子星内部，这种夸克汤就可能形成神秘的夸克星。它看起来和中子星有些相似，但比中子星还要更小。
      如果这样的夸克星真的存在，那么它的内部会发生一些有趣的事情。我们知道，夸克一共有6种，而构成一切可见物质的质子和中子都是由上、下两种夸克组成的。而在夸克星内部，上夸克和下夸克会发生碰撞，从而产生另一种夸克——  奇异夸克  。奇异夸克比上、下夸克更重，并且会形成一种非常诡异的核子——  奇异夸克团  。
   一个简单的奇异夸克团，是由一个上夸克、一个下夸克和一个奇异夸克组成。由于奇异夸克团密度远超过质子和中子，所以会将靠近自己的质子和中子撕裂，然后通过上述过程形成更多奇异夸克团。理论上来说，一个奇异夸克团一旦接触了普通物质，就会很快将其完全转变为奇异物质，小则是普通的奇异夸克团，大的就是奇异夸克星了。
      这个理论听起来挺有趣的，可是很多科学家并不愿意接受。
   首先，按照这个理论，所有的中子星内应该都有奇异夸克的存在，这就会导致中子星全都崩溃为夸克星。而实际上我们观测到的中子星，体积都超过了理论上夸克星的极限。
   另外，虽然说质子和中子是由上、下夸克组成的，但不代表它们内部就绝对不存在奇异夸克。量子涨落允许奇异夸克偶尔在极短的时间内出现一下，而我们从未见过这样的情况导致周围的一切都变成奇异物质，因为单个的奇异夸克是不稳定的。因此，如果奇异物质真的存在，那也只可能存在于巨大而且密度极高的天体内。
      即便如此，科学家们仍然锲而不舍，希望在宇宙中找到答案。最近的一项研究，似乎发现了一些秘密。在这项研究中，科学家试图寻找一种叫做  奇异夸克矮星  的天体。根据他们的假设，这种天体质量和白矮星差不多，但因为它是由奇异物质构成的，所以要比白矮星小得多。
   那么，他们该如何寻找这种神奇的天体呢？
   研究人员指出：宇宙中的白矮星似乎都遵从一个  质量-半径函数  ，如果我们发现一些看似是白矮星却又不符合这个规律的，那就有可能是奇异夸克矮星。
      目前来说，一颗天体的质量相对比较容易获得，而半径则比较复杂。好在，当我们知道一颗恒星的质量和表面的引力时，就可以很轻松地计算出它的半径——简单的万有引力公式就可以计算出来。因此，研究人员调用了蒙特利尔白矮星数据库内关于白矮星的数据来进行寻找。
   在这个数据库中一共记录了超过5万颗白矮星的数据，其中4万颗同时有质量和引力的数据。这些数据相对来说并不难获得，通过引力透镜效应或者多普勒效应就可以计算出白矮星的质量，而表面的引力通过观测它产生的引力红移就可以计算出来。通过这些数据和上面提到的奇异矮星可能的性质，就可以寻找这种神秘的天体。
      结果发现，绝大部分白矮星都遵从着质量-半径函数关系，但是其中也有8颗并不符合预测。 这8颗白矮星的质量相对更小一点，这意味着它们有可能就是研究团队一直在寻找的奇异矮星 。
   当然，这也不意味着他们就已经找到了奇异矮星，毕竟我们要先排除观测数据的误差，还要确定是否白矮星还有些不了解的机制。
   不管怎么说，这是一个好机会，值得深入研究。也许在宇宙中，就真的有奇异矮星这种神秘的天体甚至更加神奇的天体，等着我们去发现，并且届时将会让我们大吃一惊呢！

5. 介于中子星和黑洞之间的夸克星，究竟存不存在？

到目前为止，有确凿证据存在的只有中子星，夸克星目前只是理论上存在的假想星体。科学定义表示，如果一个物体具有可传染性，能将接触到的任何东西都转化为自己的同类，那他将是可怕且无敌的。宇宙中就存在这样的物质，它存在于中子星的核心，被称为奇异物质。

要想搞清楚奇异物质是什么，就要从最基础的开始说起：中子星的性质。一颗巨大质量的恒星通过超新星爆炸后会形成一颗中子星，当恒星核心的核聚变停止时，由于没有力量来抵抗恒星的引力，他开始发生重力坍塌，内部的粒子会在强大的压力下紧紧压缩在一起，最终电子被压进质子，和质子融合在一起，形成中子，这是原子内部全部都是紧挨着的中子，为了阻止进一步的坍塌，中子间的斥力开始和他们自身的引力做博弈，如果引力战胜了斥力，那恒星就会变成黑洞，相反，如果斥力战胜了引力，它就会成为一颗中子星。

奇异物质的出现是因为中子星核心中的物质发生了某种改变，要搞清这种变化，需要先了解一下原子核中原本都有些什么，原子核里有质子和中子，他们由更小的粒子夸克组成，夸克永远不会单独出现，如果硬要把他们拆开，他们会用这股力量去形成新的夸克，夸克有很多种类型，可只有组成质子和中子的上下夸克，才可以构成稳定的物质，其他类型的夸克衰变的特别快。

但在中子星的内部就不一样了，中子星内部有超强的压力，有一种假说认为它里面的质子和中子被分解成夸克，他们紧挨在一起，形成一锅夸克汤，这些夸克粒子组成了夸克物质，这样的物质组成的天体叫夸克星，也叫奇异星，就是在这个天体中，夸克发生某种变化，生成了奇异物质，一些夸克转变成能够制造奇异物质的奇夸克，夸克星理论上可以存在在中子星外部，可以说是物质最理想的状态。

6. 在黑洞和中子星之间，为何科学家还假设了一个夸克星？

夸克星是一种假设的星体，被认为是由强烈的相互作用形成的。根据理论，恒星死亡时会在自身重力的影响下发生坍缩，若其质量为中等，即约比太阳的质量多1.44倍，重力就足够将恒星物质中的电子和质子挤压到一起形成中子；若该恒星质量更大，中子可能破碎成自身的组成成分，即夸克。在一定的压力下半数由中子分离而成的夸克能够转化为奇夸克，产生一种更加致密的物质类型。这时的星体就是由奇夸克紧密结合在一起所构成的“夸克星”。

夸克星是由奇夸克物质组成，是一种假设的星体。理论上，奇夸克物质\(简称奇物质\)是在特别重的中子星里形成的密度极端高的一种物质状态。根据此理论，当构成中子星的中子因为受到本身重力塌陷的高度压缩，个别的中子会因此崩坏，组成中子的夸克会分离开来，进一步转化成奇夸克，也就是''奇物质''。

这时的星体就是直接由奇夸克紧密结合在一起所构成的''夸克星''或是''奇物质星''(简称''奇星'')，整个星体几乎就是单一的一颗巨大的中子\(对比来说，白矮星只是密集的原子核，而中子星就可以看作是一个巨大的原子核\(中子团\)，夸克星就是一个巨大的中子，黑洞就是一个理论上的奇点，体积为0\)。以重量和密度来分类，夸克星是介于黑洞和中子星之间，如果再有足够的物质加入夸克星里，它之后会再继续收缩塌陷而成为黑洞。夸克星仍只是理论上的假设星体，尚未获得证实。

但是在2002年4月10日由钱德拉X射线天文台所观测到的两个星体：RXJ1856和3C58，则被认为可能是夸克星。在这之前，这两个星体一直被认为是中子星。根据已知的物理定律，如果它们确实是中子星，那么RXJ1856似乎过小，而3C58则是过冷，以此推论这两个星体应该是由比中子星密度更高的物质所构成。一些学者则认为这些观察结果仍不足以采信。至于夸克星是否真的存在就要看未来这些研究成果是否能够获得普遍的接受和证实。

7. 天文学家疑发现由黑洞吞噬中子星引起的引力波：可能性大于99%

据外媒报道，天文学家发现了一个似乎是由黑洞吞噬中子星引起的引力波信号。除了见证一场令人难以置信的宇宙大灾难之外，这次探测还有一个重要意义：它可能是引力波存在的三种成因的最后一个。
     
 引力波是时空结构本身的波纹，它们是由宇宙中一些最具能量的事件产生，诸如黑洞等大型物体之间的碰撞。尽管爱因斯坦早在一个多世纪前就预言了它们的存在，但一直到2015年它们才被直接探测到。
  
 在那之后，由于像LIGO、Virgo这样专门建造的探测器又有数十个信号涌入。这些发现大多都是两个黑洞碰撞的结果，但也发现了两颗中子星相互撞击产生的波，天文学家通过光学望远镜观测到这些光。
  
 然而迄今为止，还有第三种类型的事件没有被探测到，即黑洞吞噬中子星。现在，天文学家非常确定他们已经找到了确切的答案。
  
 8月14日，LIGO和Virgo探测到了来自9亿光年之外的引力波。虽然单凭这一点并没有什么不同寻常的，但在这种情况下，这些物体的大小表明其是人们难以捉摸的中子星/黑洞合并(NSBH)。
  
 为了弄清楚究竟是哪种合并，天文学家通过分析引力波数据估计出碰撞中每个物体的质量然后弄清楚它们分别是什么。如果两个物体的质量都在1到3个太阳质量之间，那么它们很可能是中子星。如果两个黑洞的质量都大于5个太阳质量，那么这个事件很有可能跟两个黑洞有关。
     
 但在上周三的探测中，一个物体的质量超过了五个太阳质量，而另一个物体的质量却低于三个太阳质量。这在很大程度上表明了这是一个黑洞和中子星的碰撞。
  
 如果这听起来似曾相识，那是因为今年4月的时候也曾发生过类似的探测。虽然当时这一事件也是一个NSBH候选者，但不幸的是，这个信号非常微弱，天文学家只给出了13%的可能性。相反，它更有可能是两颗中子星的碰撞，该比例高达49%。
  
 而对于这一新的发现，科学家们则要肯定得多。据LIGO称，这是一个NSBH事件的可能性比例大于99%。当然这还需要通过进一步的分析来确定这两个物体的确切尺寸。
  
 尽管如此，该事件还存在另一种可能，那就是微小黑洞的碰撞。
  
 由于科学家迄今还未发现过质量比5个太阳的黑洞，也从未发现过比2.5个左右太阳大的中子星。对此，该项研究首席调查员Susan Scott教授表示：“基于这一经验，我们非常有信心刚刚探测到的是一个黑洞吞噬了一颗中子星。不过也有一种微小但有趣的可能性，那就是被吞噬的物体是一个非常轻的黑洞--比我们所知宇宙中任何其他黑洞都轻得多。”

8. 引力波探测器或许检测到了中子星和黑洞的碰撞

 
   
    图解:工程师正在汉福德区升级激光干涉引力波观测台,照片：激光干涉引力波观测台/加利福尼亚理工学院/麻省理工学院/杰夫·基赛尔 
   一对物体，每一个的质量都比太阳大，但宽度只有一个城市那么大，它们再次在太空中产生波纹，这些波纹被地球上灵敏的引力波探测器捕捉到了。但这一次，科学家们认为他们可能探测到了更奇怪的东西。
   
   在启动第三次观测后，室女座引力波探测器和两个激光干涉引力波观测站已经探测到了5个潜在的引力波信号。包括3种可能的碰撞，黑洞之间的的碰撞，一对中子星的碰撞，中子星与黑洞的碰撞。激光干涉引力波观测台和室女座科学联合会正在几近实时地公开发布他们的探测结果，这样世界各地的天文学家就可以立即跟进自己的观测结果。
   
   加州理工学院帕萨迪纳分校激光干涉引力波观测实验室实验物理学高级博士后杰斯·麦克夫在新闻发布会上说：“我们期望在未来的观测中，能对自然规律和宇宙规律有更多的了解。”
   
   在2015年对撞黑洞引力波观测获得诺贝尔奖之后，激光干涉引力波观测台和室女座观测现在例行地测量这些引干波，通过其他望远镜测量伽马射线暴。这些引力波穿过激光干涉引力波观测台和室女座天文台，将激光束分裂，把它们放到一英里多长的管道中，然后在探测器上重新合成激光束。引力波会导致其中一束激光的路径发生变化，在激光束聚集后产生亚原子大小的干涉图样。
   
   黑洞碰撞已经几乎成为家常便饭，然而中子星碰撞产生了大量有趣的科学结果，因为它伴随着相应的电磁信号。中子星碰撞产生的爆炸被称为“基洛诺瓦”(kilonova)，它提供了强大的能量，这些能量能够产生许多比铁更重的元素，在我们的太阳系中也是如此。碰撞也提供了一种新的测量方法，通过比较碰撞产生的光的波长与引力波到达地球的距离来测量宇宙膨胀的速度。激光干涉引力波观测台和室女座天文台科学家测量到第二次中子星碰撞。
   
   但直到今年，探测器才发现黑洞与中子星碰撞。这种检测在很多方面都有帮助。这是第一次，所以本身就很有趣。但它也能帮助科学家解说宇宙中这对中子星的位置，以及黑洞相对于双子星旋转的方向。麻省理工学院激光干涉引力波观测实验室助理教授萨尔瓦托·维塔莱在新闻发布会上说，这将为测量宇宙膨胀提供一种更好的方法。科学家测量宇宙膨胀速度的各种方法之间存在差异，因此任何额外的独立测量都是有帮助的。
   
   激光干涉引力波观测台和室女座观测台宣称信号探测主要通过GCN环行向全世界的天文学家提供各种各样的证据，包括波源的大致位置，探测器发现错误警报的可能性，以及可能产生信号的原因。
   哈佛大学天文学教授埃多·伯杰表示:“后续研究小组对再次发生的事 情感 到非常兴奋。”他解释说，今年的信号传来时，他的一名学生正在做博士答辩，他们的手机都发出了警报。
   
   但伯杰说，对所有这些信号进行跟踪一直是而且未来也是具有挑战的。目前，他觉得GCN的通告中缺少了一些可能有用的引力波数据，特别是考虑到望远镜时间的价值。“我们掌握的信息越多，我们将会获得的信息就会更加明确”，关于那些要跟进的事件。他解释说，该事件很有可能是一场虚惊。
   
   尽管如此，这对天体物理学来说仍然是一个激动人心的时刻——中子星的碰撞可能每个月都会发生，而来自宇宙更远处的黑洞碰撞则更为频繁。更多的数据使得我们了解到更多关于这些强大事件的信息。现在，引力波探测器比以往更加灵敏，并将在2020年春季观测结束时得到进一步的升级。届时，日本探测器神冈引力波探测器也将加入该组织。当有一些成长的痛苦以及巨大的努力所带来的争论，世界范围内不同类型的天文台之间的合作使科学家们对宇宙的了解更为深刻。
    参考资料 
   1.WJ百科全书
   2.天文学名词
   3. Ryan F. Mandelbaum- gizmodo-小猫头
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