合并中子恒星提供洞察物质的基本属性

时间：2022-02-21 18:25:04 来源：

用超级计算机计算合并中子恒星的仿真。不同的颜色显示在物体坍塌到黑洞之前，在合并发生后且短时间内的质量密度和温度。预计夸克将形成温度和密度更高的位置。

测量两个合并中子星星的引力波的选项提供了有机会回答有关物质结构的一些基本问题。在合并科学家的极高温度和密度，猜测中子溶解在其成分中的相转变：夸克和泡沫。在目前的物理审查信件中，两组国际研究小组报告了他们对引力波的这种相转变的签名的计算。

夸克，最小的建筑物 - 物质块，从不孤立在自然中。它们总是紧紧地绑在质子和中子内。然而，中子恒星，像阳光一样称重，但只是法兰克福等城市的大小，拥有一个核心，因此可能发生从中子物质到夸克的过渡。物理学家将该过程称为相转变，类似于水中的液态蒸汽过渡。特别地，当合并中子恒星形成非常大的元稳定物体时，这种相位过渡原则上是可能的，密度超过原子核的密度，并且温度高于太阳核心10,000倍。

通过合并中子恒星发出的引力波的测量可以用作外部空间中可能相位过渡的信使。相变应在引力波信号中留下特征签名。来自法兰克福，达姆施塔特和俄亥俄州（歌德大学/ Gsi / Gsi / Kent University）的研究小组以及达姆施塔特和弗罗茨瓦夫（GSI / WROCLAW大学）使用了现代超级计算机来计算这个签名所需的样子。为此目的，它们使用了不同的相变的理论模型。

如果在实际合并之后发生阶段转换，则在整个合并对象中逐渐出现少量夸克。“借助爱因斯坦方程式，我们能够首次表明该结构的细微变化将产生引力波信号的偏差，直到新形成的大型中子星在其自身重量下塌陷以形成黑色洞，“Luciano Rezzolla解释道，他是歌德大学理论天体物理学教授。

在从GSI HelmholtzzentrumFürShwerionenforschung的计算机模型中，在Darmstadt中的达马尔·施韦翁福尔斯（Darmstadt）的阶段过渡已经在合并后直接发生 - 夸克物质的核心在中央物体的内部。“我们成功地表明，在这种情况下，引力波信号的频率会出现不同的变化，”Bauswein说。“因此，我们确定了未来中子星兼并的重力波中的相变的可测量标准。”

并非引力波信号的所有细节都可以通过电流检测器测量。然而，它们将通过下一代探测器以及相对靠近我们的合并事件来变得可观察。两个实验提供了回答有关夸克问题的问题的互补方法：通过在GSI的现有HAVES设置中碰撞的沉重离子，并在未来的ANTIPOROTON和ION研究（公平）的CBM探测器，目前正在GSI建设，将产生压缩的核物质。在碰撞中，可以创造与中子星合并中类似的温度和密度。这两种方法都提供了新的见解，进入核物质的相变，从而进入其基本属性。

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