高エネルギー光子が最も近い中性子星から地球に移動するには、512年かかります。それらのほんの一部が旅行をします。しかし、それらは天体物理学における最も難しい質問の1つを解決するために必要な情報を持っています。
フォトンはエネルギッシュなラッシュで宇宙に発射します。 X線エネルギーのホットビームは、超新星の小さな超高密度の回転する残骸の表面からバーストします。ビームは輸送中に長い世紀にわたって分散します。しかし、時々、地球全体と太陽との間の距離の3200万倍に相当する157パーセク（512光年）の空間を移動する1ドットのX線光は、国際宇宙ステーション（ISS）Xに対して消費されます。 -NIC望遠鏡と呼ばれるX線望遠鏡。次に、地球上で、テキストファイルが新しいデータポイント（マイクロ秒の精度で測定された光子のエネルギーとその到着時間）を入力します。
そのデータポイントは、数か月の間に収集された他の無数のデータとともに、2018年夏に基本的な質問に答えます。地球に最も近い中性子星の隣人であるJ0437-4715の幅はどれくらいですか？
研究者が中性子星の幅を理解できる場合、物理学者のSharon Morsinkは、American Physical Society（APS）の2018年4月の会議で科学者の群衆に語った、その情報は素粒子物理学の大きな謎の1つを解決する方法を示す可能性がある：問題はその極端な極端に押し込まれたときに動作しますか？
地球上では、人類の既存のテクノロジーを考えると、極端な実験室であっても、密度の高い物質が到達できる方法にはいくつかの厳しい制限があり、科学者が作ることができる最長の物質の存続期間にはさらに厳しい制限があります。それは、物理学者が粒子が極端な密度でどのように振る舞うかを理解することができなかったことを意味します。利用できる優れた実験はそれほど多くありません。
「超高密度物質がどのように振る舞うべきかを言うために人々が思いつくさまざまな方法論がいくつかありますが、それらはすべて同意するわけではありません」アルバータ大学の物理学者であり、NASAワーキンググループのメンバーであるMorsink中性子星の幅に焦点を当てているとLive Scienceに語った。 「そして、それらすべてが同意しない方法は実際にテストすることができます。なぜなら、それらのそれぞれが中性子星がどれくらい大きいかについての予測をするからです。」
言い換えれば、超高密度物質の謎の解決策は、宇宙で最も密度の高いオブジェクトの一部である中性子星の中に閉じ込められています。そして科学者は、中性子星が実際にどれだけ広く（したがって、密に）中性子星がどれだけ正確にあるかを正確に測定するとすぐに、その謎を解くことができます。
深宇宙の素粒子物理学
NASAの科学者、Zaven Arzoumanian氏は、オハイオ州コロンバスでの会議で物理学者に、「中性子星は、ほとんどの人が聞いたことがない最も非道な物です」と語った。
Arzoumanianは、NASAの中性子星インテリアコンポジションエクスプローラー（NICER）プロジェクトの責任者の1人であり、モルシンクの研究の技術的基盤を形成しています。 NICERはISSに搭載された大型の回転望遠鏡です。深宇宙から地球低軌道の領域に到達するX線を監視し、正確に時間を計ります。
中性子星は、大規模な超新星爆発の後に残された核ですが、中規模の都市ほど広くはないと考えられています。中性子星は、光速の高い割合で回転し、原子時計のカチカチ音を鳴らすよりも正確なタイミングで、X線エネルギーのちらつきビームを空間に向けて発射できます。
そして最も重要なことは、モーシンクとその同僚の目的にとって、中性子星はブラックホールに崩壊していない宇宙で最も密度の高い既知の物体です。天文学者は、中性子星が実際にどれほど広いかを正確に知る必要があるだけであり、NICERは最終的にその質問に答えるべき機器です。
クォークスープ
科学者は、中性子星の極端なコアで物質がどのように振る舞うかを正確には知りませんが、それが非常に奇妙であることを知るのに十分理解しています。
エジンバラ大学の素粒子物理学者であるダニエルワッツは、別の聴衆にAPS会議で、中性子星の内部は本質的に非常に大きな疑問符だと語った。
科学者たちは中性子星の質量のいくつかの優れた測定値を持っています。たとえば、J0437-4715の質量は、ローワーマンハッタンのサイズにかかわらず、太陽の約1.44倍です。つまり、J0437-4715は原子の核よりもはるかに密度が高く、科学者が地球上で遭遇する最も密度の高い物体であり、原子の物質の大部分が中心にある小さな斑点に集まっているということです。
その密度のレベルでは、問題がどのように振る舞うかはまったく明らかではない、とワッツは説明した。原子を構成する中性子と陽子を構成する小さな粒子であるクォークは、それ自体では自由に存在できません。しかし、物質が極端な密度に達すると、クォークは地球上の粒子に似た粒子に結合し続けるか、より大きく、より複雑な粒子を形成するか、またはより一般的な粒子のスープに完全にまとまる可能性があります。
科学者が知っていることは、WattsがLive Scienceに語ったところによると、物質が極端な密度でどのように振る舞うかの詳細は、中性子星が実際に得る幅を決定するということです。したがって、科学者が中性子星の正確な測定を考え出すことができれば、それらの極端な条件下で物質がどのように振る舞うかの可能性の範囲を絞り込むことができます。
ワッツ氏によると、この質問に答えることで、中性子星とは関係のないあらゆる種類の素粒子物理学の謎の解答を解き放つことができるという。たとえば、彼は、個々の中性子が非常に重い原子の核にどのように配置されるかを正確に答えるのに役立つかもしれないと言いました。
NICERの測定には時間がかかる
モーシンク氏によると、ほとんどの中性子星の幅は約12〜17マイル（20〜28キロ）であると考えられているが、10マイル（16 km）と同じくらい狭いかもしれない。これは天文学の用語では非常に狭い範囲ですが、モーシンクと彼女の同僚が興味を持っている種類の質問に答えるのに十分正確ではありません。
さらに正確な答えを求めるために、モーシンク氏とその同僚は、中性子星で急速に回転する「ホットスポット」から発生するX線を研究しています。
中性子星は信じられないほどコンパクトな球ですが、それらの磁場はそれらの表面から放出されるエネルギーをかなり不均一にします。明るいパッチが表面に形成され、キノコが表面に形成されます。星が1秒間に何回も回転すると、円を描くように動き回ります。
NICERの出番です。NICERは、ISSに搭載された大きな回転望遠鏡であり、これらのパッチからの光を驚くべき規則性で計ることができます。
これにより、Morsinkと彼女の同僚は2つのことを研究できます。どちらも中性子星の半径を理解するのに役立ちます。
1.回転速度： 中性子星が回転すると、表面上の明るい点は、灯台の回転円からのビームのように、地球に近づいたり遠ざかったりします。 Morsinkと彼女の同僚は、NICERデータを注意深く調べて、星が毎瞬ウィンクする正確な回数と、明るいスポットが空間を移動する速度を正確に判断できます。そして、輝点の動きの速度は、星の回転速度とその半径の関数です。研究者が回転と速度を把握できれば、半径の決定は比較的簡単です。
2.軽い曲がり： 中性子星は非常に密集しているため、NICERは宇宙から発射された星の明るいスポットからの光子を検出できます。中性子星の重力井戸は光を急激に曲げることができるので、その光子はNICERのセンサーの方に向きを変え、たたきつけます。光の曲率も星の半径と質量の関数です。そのため、既知の質量を持つ星がどれだけ明るいかを注意深く研究することにより、モーシンクと彼女の同僚は星の半径を理解することができます。
そして研究者たちは彼らの結果を発表するのに近いとモーシンクは言った。 （彼女のAPS講演での数人の物理学者は、彼女が特定の数を発表していなかったことへの若干の失望と、それが来ていることに興奮を表明しました。）
MorsinkはLive Scienceに、次の発表をいじめるつもりはなかったと語った。 NICERは、チームが適切な回答を提供するのに十分なフォトンをまだ収集していません。
「それはオーブンからケーキを取り出すのが早すぎるようなものです。あなたはただ混乱するだけです」と彼女は言った。
しかし、光子は、NICERの数か月間の定期的な調査の間に、1つずつ到着しています。そして答えが近づいています。現在、チームはJ0437-4715と地球の次の最も近い中性子星からのデータを調べています。
モーシンク氏は、自分と同僚が最初に公開する中性子星の半径はわからないが、どちらの発表も数か月以内に行われると付け加えた。
同氏はまた、「この目標は、「夏」がかなり広い意味で使用されているこの夏の後半に発生することを目的としている」と述べた。 「しかし、私は9月までに何かを持っているべきだと思います。」
