科技日报|从多波段到多信使，中子星物理学研究进入黄金时代( 二 )
张承民强调说：“脉冲星作为转动中子星 ， 可进行多波段观测实验 ， 可大力提升大科学装置的精密程度 ， 也能为宇宙新发现提供载体 。 所以 ， 脉冲星和中子星一直是各国天文学家和物理学家积极关注的热点 。 ”
NICER欲管窥中子星
据张承民介绍 ， 为揭示中子星的秘密 ， 科学家发射了NICER空间探测器 ， 主要目标是收集脉冲星（旋转中子星）发出的X射线 。
《自然》杂志的报道指出 ， NICER观测结果和其他观测结果使天体物理学家能确定中子星的质量和半径 ， 而这两个属性可以帮助确定中子星内核正在上演什么故事 。
NICER的首个目标是编号J0030 + 0451的脉冲星 ， 初步观测结果表明 ， 这颗“孤独”脉冲星的质量是太阳质量的1.3或1.4倍 ， 半径约为13公里 。 NICER将继续对其展开观测 ， 进一步提高测量其半径的精度 。
NICER团队希望未来两三年能使用NICER计算出另外六个目标的质量和半径 ， 并将其半径的精度限制在0.5公里以内 。 在此精度下 ， 研究人员可以验证所谓的中子星物质状态方程 ， 该方程描述了中子星的质量与半径（或内部压力与密度）的关系 。
此外 ， 他们还计划未来至少研究几颗大质量脉冲星 ， 包括目前最大质量中子星记录保持者——一个为太阳质量2.14倍的中子星 ， 这将使他们探究出中子星的质量上限 ， 即中子星坍塌成黑洞的临界点 。
多管齐下拓宽对中子星认知
尽管在观测中子星方面 ， NICER目前一马当先 ， 但它并非唯一内部深入探究脉冲星“内心”的设备 。
2017年 ， 美国激光干涉仪引力波天文台（LIGO）与欧洲的“室女座”（Virgo）探测器携手 ， 观测到两颗彼此并合的中子星产生的引力波 ， 其中包含有关中子星大小和结构的信息 。 无独有偶 ， 2019年4月 ， LIGO观测到第二次中子星并和事件 。 但当前设备无法观测到并和最后一刻的情况 ， 那时两颗中子星的扭曲最大 ， 相关数据能清楚揭示中子星的内部情况 。
《自然》杂志称 ， 日本的“神冈”引力波探测器将于今年晚些时候投入使用；印度的引力波观测天文台也将于2024年启动 ， 这些设施与LIGO和Virgo强强联手 ， 将提高观测灵敏度 ， 并有可能捕获中子星并和最后时刻的细节 。
据张承民介绍 ， 放眼未来 ， 一些仪器设备已列入计划 ， 它们或许可以开展NICER和目前的引力波观测站无法进行的观测活动 。 例如 ， 中国和欧洲预计将于2027年发射“增强型X射线时变与偏振空间天文台”卫星 ， 研究单独中子星及双星中子星 ， 帮助确定它们的状态方程 。 另外 ， “宽带能量X射线光谱时间分辨天文台”将使用NICER的热点技术 ， 以更高精度确定至少20个中子星的质量和半径 ， 这一天文台拟于本世纪30年代发射 。
张承民说：“过去科学家在光子的视线下观察中子星 ， 以后将在各种宇宙视线下查看中子星的全景 ， 并且探测精度也伴随电子技术、信息技术及人工智能大数据不断升级 ， 开拓出精细与精准的中子星认知时代 。 ”
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