中子星內部結構什麼樣？科學家：像各種形狀的意大利麪_風聞

中子星是一種高深莫測的存在。一顆恒生衰老死亡才會形成中子星。燃料枯竭、不再發光的巨型恆星，受自身重力坍縮，擠出電子和質子，再結合生成中子。爆發的衝擊波席捲整個星球，把恆星撕成碎片。包裹在碎片周身的奪目光輝，霎時間令整個銀河系黯然失色。直至光芒收斂，而恆星高密度的內核兀自閃爍，中子星誕生了。

中子星極為古怪。雖然面積只相當於地球上的一個大城市，質量卻極大。一茶匙大小的物質，約等於地球上一座小山的重量。天崩地裂的形成方式，使得中子星猶如太空中的一座燈塔，一邊高速旋轉，一邊閃爍着斑駁的光線。兩個中子星相撞產生的衝擊力足以震盪整個宇宙，泛起時空漣漪。

早在上世紀三十年代，天體物理學家就已預測到中子星這種“詭物”的存在，並已掌握關於它的大量信息。但是，直至今日，關於中子星內部究竟是什麼結構，沒人能給出確切答案。截至目前，對其內部結構的研究主要通過一些理論模型來完成。只有藉助某一特定的架構，天體物理學家才能讓中子星高深莫測的真相變得喜聞樂見，易於接受——這個類比就是意大利麪。

“我猜，物理學家就是熱愛美食而已，”麥吉爾大學天體物理學家、中子星研究者馬特·卡普蘭（Matt Caplan）表示。

當然實際上不止於此。意大利麪的結構最早是在上世紀八十年代初提出的。這種高碳水化合物的類比聽上去雖然有些中二，實際卻非常靠譜。根據天體物理學家的預測，中子星的內部結構確實很像某些經典意大利麪的形狀。

根據理論模型的預測，本文首先對中子星複雜的分層進行一番簡要介紹。需要注意的是，雖然以中子為名，但中子星的成分不全是中子，還包含一小部分質子和電子。

最外層是薄而堅固的外殼，主要成分是鐵。在這層，由質子和中子組成的原子核是圓球形，就像意大利麪疙瘩（gnocchi）。越是深入，引力也就越大。質子和中子之間的核力將原子核扭曲成其它形狀，比如長條形，就像意大利細麪條。再深入一點的原子核被壓成薄片，猶如意大利千層麪。再往裏，中子脱離原子核，形成空心圓柱體，就像意大利細麪條裏外反過來的結構。最後，空心柱化成團狀物，形成與意大利麪疙瘩相反的結構。

星核就位於這無數層疊之中，那是意大利麪也無法比擬的畫面。天體物理學家認為，核心層裏的核物質，處於一種地球的實驗室無法再現的詭異狀態。“雖然關於核心層的成分，我們已經有了某些瘋狂的猜測和想法，但目前還沒有任何科學依據，”卡普蘭表示。

卡普蘭稱，中子星外殼、內核之間的原子核意大利麪或許是目前整個宇宙最強韌的物質。近日，他與印第安納大學、加州理工學院的研究團隊一道對中子星的原子核進行了若干次模擬實驗，試圖以各種方式對其進行拉伸、扭曲。結果，由於原子核的存在環境密度極高，且外形比原子還小，所以堅固異常。

卡普蘭説，解開中子星內部結構之謎有助於研究人員在初步觀測的基礎上深化認知，進一步理解中子星的誇張表現。去年，天文學家觀測到兩個現象——引力波和伽馬射線暴（能量最強的放射形式）。令人振奮的是，這兩個現象全都源於同一位置，都位於地球1300萬光年以外，都是兩顆中子星合併的產物，在人類觀測史上堪稱首例。作為一次天文事件，本次觀測為我們提供了前所未有的大量數據。

卡普蘭表示，用意大利麪來示範結構的做法不僅僅限於物理學界，自然界裏很多意麪外形的實例，比如人體的細胞隔膜。負責製造、輸送和摺疊蛋白質的扁囊與管狀內質網就像一碗意大利千層麪和粗紋通心麪。

“在某種意義上，分子的自組具有普適性，因此風馬牛不相及的領域彼此之間會存在詭異的聯繫，”卡普蘭表示。

這種詭異聯繫對卡普蘭來説是一種安慰。中子星與內質網幾乎毫無共性可言，只不過都是原子精密排列的結果。無論中子星還是內質網，自然界都要運用自己的力量，將其打造成某些特定、普遍的形狀。其中，有些力量研究人員已經很熟悉了，另外還有些力量或許暫時永遠也無法理解。如果説他們註定不能破解所有的宇宙之謎，至少可以像普通人一樣，在高碳水化合物裏找到一絲安慰。