科学者たちは、宇宙で最も奇妙で希少な物質を含む超高密度物体である中性子星のサイズと内容について、最高の測定値を取得しています。
この測定は、中性子星の内部で地球よりも何兆倍も高い密度に圧縮されているため、自然のビルディングブロック（陽子、中性子、およびそれらの構成クォーク）の理解を深める可能性があります。
メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターのトッドストロマイヤー博士とアリゾナ大学の大学院生である彼の同僚であるアダムビジャレアルは、ニューオーリンズでのWebベースの記者会見でこれらの結果を発表しました。アメリカ天文学会の高エネルギー天体物理学部門。
彼らは、中性子星の半径の最良の推定値は7マイル（11.5キロメートル）であり、フレンチクォーターの散歩をプラスまたはマイナスしたと述べています。質量は太陽の1.75倍と思われ、一部の理論が予測するよりも重い。彼らはNASAのロッシX線タイミングエクスプローラーとアーカイブされたX線データで測定を行いました
長い間求められていた質量と半径の関係は、中性子星の内部密度と圧力の関係、いわゆる状態方程式を定義します。そしてこれは、中性子星の内部にどのような物質が存在できるかを決定します。内容は物質とエネルギーの基本的な性質と核相互作用の強さを説明する理論のための重要なテストを提供します。
「私たちは本当に中性子星の中心にあるものを手に入れたいと思っています」とStrohmayerは言いました。 「しかし、それができないので、これは次善の策です。中性子星は宇宙実験室であり、その程度まで圧縮された物質の影響を見る唯一の機会を提供します。」
中性子星は、かつて太陽よりも大きかった星の核のままです。内部には、ビッグバンの瞬間におそらく存在していたが地球上で複製することができない力の下の物質が含まれています。今日の発表の中性子星は、大規模な裏庭望遠鏡を備えた南の空に見える、約30,000光年離れた星座VolansまたはFlying FishにあるEXO 0748-676という名前の連星系の一部です。
このシステムでは、「通常の」伴星からのガスが重力に引き寄せられて中性子星に突入します。これは、領域を照らす中性子星表面での熱核爆発を引き起こします。このようなバーストは、バースト振動と呼ばれる、放出されるX線光のちらつきを通じて中性子星のスピン率を明らかにします。 （アーティストのこのプロセスの概念については、アイテム1〜6を参照してください。映画と詳細なキャプションは、右側の青い列にあります。）
科学者たちは、45ヘルツのバースト発振周波数を検出しました。これは、毎秒45回の中性子星のスピン速度に相当します。これは、毎秒300回以上回転していることが多い中性子星のゆったりとしたペースです。
次に科学者は、NASAゴダードのジャンコッタム博士が率いる2002年の欧州宇宙機関のXMM-ニュートン衛星によるEXO 0748-676観測を利用しました。 Cottamのチームは、心電図の線と同様に、高温ガスによって放出されたスペクトル線を検出しました。これらの行には2つの機能がありました。まず、ドップラーシフトされました。これは、検出されたエネルギーが中性子星の周りを回転し、私たちから遠ざかり、次に私たちに向かって移動する光の平均であったことを意味します。第二に、ラインは重力的に赤方偏移されました。これは、その領域から脱出しようとするときに重力が光を引っ張り、そのエネルギーの一部を盗んだことを意味します。
StrohmayerとVillarrealは、45ヘルツの周波数とドップラーシフトから観測された線幅が9.5〜15 kmの中性子星の半径と一致し、最良の推定値は11.5 kmであると判断しました。バースト周波数、ドップラーシフト、半径の関係は、星の表面の周りを旋回するガスの速度が、星の半径とそのスピンレートに依存することです。本質的に、より速いスピンはより広いスペクトル線に対応します（州の警官がスピード違反の車を検出する方法に似た手法）。
Cottamチームの重力赤方偏移測定は、質量と半径の知識がなくても、質量-半径比の最初の測定を提供しました。これは、赤方偏移の程度（重力の強さ）が中性子星の質量と半径に依存するためです。検出されたスペクトル線が狭すぎると思われたため、一部の科学者はこの測定に疑問を呈していました。新しい結果は、Cottamチームのスペクトル線（したがって質量半径比）の重力赤方偏移解釈を強化します。遅い回転の星は、そのような比較的狭い線を簡単に生成できるためです。
したがって、質量と半径の比にさらに自信を持ち、半径を知ることで、科学者は中性子星の質量を計算できるようになりました。値は1.5から2.3の太陽質量であり、1.75太陽質量が最良の推定値です。
この結果は、EXO 0748-676の中性子星の物質が非常に密に詰まっているため、ほとんどすべての陽子と電子が中性子に絞り込まれ、摩擦なしで流れる液体である超流動体として旋回します。しかし、問題はあまり密に詰め込まれていないため、クォークは解放されます。いわゆるクォークスターです。
「私たちの結果は本当に中性子星の状態方程式を圧迫し始めています」とビジャレアルは言った。 「非常に大きな星または非常に小さな星を予測する状態方程式がほとんど除外されているようです。おそらくもっとエキサイティングなのは、他の中性子星の質量と半径の関係を測定できるようにする観測技術が手に入ったことです。」
星座X線天文台と呼ばれるNASAのミッションの提案は、多くの中性子星系に対して、そのような測定を行う能力を持っていますが、はるかに正確です。
元のソース：NASAニュースリリース
