分享本文至 E-mail 信箱
學術引用格式
MLA
APA
EndNote(.enw)

中子星核心中有超流體

2011/03/22 | | 標籤:

美國航太總署錢德拉X-射線觀測衛星(NASA`s Chandra X-ray Observatory),於一顆中子星的核心中,業已首度發現超流體(superfluid:一種異乎尋常、無摩擦力的物質態)的直接證據。於地球上之實驗室中產生的超流體展現了異常屬性,諸如能向上攀升及從密閉容器中消失。就瞭解已知最高密度物質中的核交互作用(nuclear interactions)而言,上述發現具有諸多重要意涵。

圖片引用自原文

中子星含有已知可觀測的最稠密物質。一茶匙的中子星物質重60億噸。這類恆星的核心壓力很高,以至於大部分的帶電粒子(電子及質子)結合,形成一顆幾乎由不帶電粒子組成,而被稱為中子星的恆星。

兩支獨立的研究團隊研究了一顆超新星的殘留物─仙后星座A(Cassipoeia A 或簡稱Cas A)。當從地球觀測時,這顯然是顆1萬1千光年外之巨大恆星,約在330年前爆炸的殘留物。錢德拉X-射線觀測衛星的數據發現,該超新星爆炸後殘餘之超稠密中子星的溫度迅速下降,顯示該中子星曾於十年期間冷卻約達4%。

於2011年2月25日版《物理評論記事》(Physical Review Letters)雜誌發表一篇論文的研究團隊領導人,墨西哥國立自治大學(the National Autonomous University in Mexico)的Dany Page宣稱:「雖然聽起來似乎不大,不過上述的溫度下降,事實上是引人矚目且令人訝異的。這意味,該中子星內部發生某種不尋常的事。」

含有帶電粒子的超流體也是超導體,意味超流體能起如同完美導電體的作用,因而絕不會喪失能量。上述新發現強烈暗示,該恆星核心中殘餘的質子處於超流體狀態,由於具有電荷,因而也形成超導體。

 

俄羅斯聖彼得堡loffe研究所的Peter Shterning是論文被英國《皇家天文協會通告月刊》(the journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)採納的另一支研究團隊領導人,他宣稱:「錢德拉X-射線觀測衛星發現仙后星座A中子星迅速冷卻,是此類中子星核心事實上由超流體及超導物質組成的首度直接證據。」

這兩支團隊證實,上述溫度迅速冷卻起因於,該中子星在被發現前約100年內,核心中產生了中子超流體。預期冷卻會持續幾十年,而後減緩下來。

於地球上,物質在接近絕對零度的極低溫度下,開始發生超流動性。不過,於中子星內,能在接近攝氏10億度的溫度下出現超流動性。迄今,在估測此臨界溫度上,有著極大的不確定性。該項新研究將臨界溫度局限於攝氏5億到10億度間。

仙后星座A將使研究人員們得以驗證,束縛亞原子粒子的強核力(strong nuclear force)於超稠密物質中,如何起作用的模型。就瞭解中子星中,包括自轉突變(glitches)、中子星進動(precession:旋轉軸方位的改變)、磁星爆發(magnetar outbursts)及中子星磁場的演變等一系列變化而言,上述結果也是重要的。

被稱為自轉突變之中子星自旋速度的小幅突然改變,先前已提供了中子星外殼中有超流動性之中子的證據。由於中子星外殼密度比核心密度低很多,因而來自仙后星座A的最新訊息揭露了,有關該中子星超稠密之內部區域的新資訊。

冷卻的仙后星座A中子星是由來自加拿大阿爾伯塔大學(the University of Alberta, Canada)的合撰人Craig Heinke及來自英國南安普敦大學(the University of Southampton, UK)的Wnee Ho,於2010年首度發現的。該項研究是天文學家們首次測定一顆年幼中子星的冷卻速度。

原文網址:NASA’S Chandra Finds Superfluid in Neutron Star’s Core
翻譯:peregrine | 本文原發表於PEREGRINE科學點滴

你的行動知識好友泛讀已全面上線

每天有成千上百則內容透過社群與通訊軟體朝你湧來,要從混雜著偽科學、假消息、純八卦的資訊中過濾出一瓢知識解渴,在這時代似乎變得越來越難?

為了滿足更多跟我們一樣熱愛知識與學習的夥伴,現在我們很害羞也很驕傲地宣布,手機閱讀平台——泛讀 PanRead iOS 版和「泛讀」Android 版都上架啦!使用後有任何心得或建議,都歡迎與我們分享喔

立即下載 優質知識不漏接

 

 

 

關於作者