▲中子星合并过程中所散发的引力波
近日，德国法兰克福大学的研究者们解答了困扰人类40年之久的难题：中子星的质量无法超过太阳质量的2.16倍。
自中子星于上世纪六十年代被发现以来，其质量极限一直是科学家们致力找寻的重要答案。虽然中子星半径仅为12千米，但其质量却可达太阳的两倍。作为宇宙中密度最大的物质之一，中子星能够产生与黑洞相当的引力场。多数中子星的质量约为太阳的1.4倍，但也有个例，如质量为太阳2.01倍的脉冲星PSR J0348+0432。这些恒星密度巨大，如同将整个喜马拉雅山脉压缩于一支啤酒杯中。然而，相关迹象表明：在质量最大的中子星中，即使只加入一个中子也会导致它坍缩为黑洞。
该研究结果基于法兰克福大学所研究的“普适关系”方法，“普适关系”的存在意味着中子星的特性可用无量纲量的形式来表示。在观测中，通过将这些“普世关系”与引力波信号数据以及去年观测中子星合并时得到的电磁辐射数据相结合，研究者们极大地简化了计算。因此，在确定中子星质量极限方面，这种“普适关系”作用重大。
此举为理论与实践研究相结合的良好案例，即通过实验减小了理论预测的不确定性。研究者通过观测百万光年外双中子星的合并过程，并结合“普适关系”理论，为过去的诸多猜想得出了最终结论。
相关科研成果已刊发于《天体物理学杂志》。同时，引力波天文学也将在未来观测到更多此类事件。
参考文献： Luciano Rezzolla et al. Using Gravitational-wave Observations and Quasi-universal Relations to Constrain the Maximum Mass of Neutron Stars, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/2041-8213/aaa401
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编译： 史聪一 审稿：alone 编辑：张梦
