中性子星は、巨大な星が超新星になるときに残された恒星の死体です。 彼らは想像を絶するほど密度が高いです：地球の表面に置かれた中性子星の大さじは、エベレストとほぼ同じくらいの重さになります（太陽の大さじは約5ポンドほどの重さになります）。 中性子星の質量範囲は長年にわたって比較的よく制約されてきましたが、それらがどれだけ広いかを正確に特定することは困難でした。

しかし、ほとんどの天文学者は、質量が都市ほどの大きさの球に詰め込まれていると考えています。 今、新しい研究では、重力波の測定値を他の技術と組み合わせて、そのサイズに最適な制約を配置しました。

この推定値は、典型的な中性子星が約13.7マイル横断していることを示唆している。 その大きさは、彼らが宇宙の最も神秘的な物体の別のものに近づきすぎるときに何が起こるかについて興味深い意味を持っています：ブラックホール。 新しいサイズの結果は、ブラックホールが多くの状況で中性子星全体を飲み込むことができることを示しています—地球ベースの天文学者が従来の望遠鏡で明らかにすることができるという証拠はほとんど残されていません。 中性子星がどのように形成されるか

巨大な星は、核融合に使用されるガスを排出すると爆発します。 物質の激しい爆発があらゆる方向に噴火すると、残されたものは中性子星に凝縮します。 星が十分に巨大であれば、残骸はさらにブラックホールに凝縮することができます。 しかし、私たちの太陽のような孤独な星は、私たちの宇宙では少数派です。

しかし、私たちの太陽のような孤独な星は ほとんどの星は複数のシステムに存在します。 そして、二つの大きな星が並んで進化するとき、これらのエイリアンの太陽系は二つの中性子星、二つのブラックホール、またはそれぞれの一つで終わ 近年、天文学者はこれらのシステムを検出し始めています彼らが死ぬときに投げ出された重力波のおかげで-お互いに螺旋状になります。 これが、天文学者が最近、中性子星の大きさを非常に正確に測定した方法です。

2017年、米国のレーザー干渉計重力波観測所（LIGO）とイタリアのVirgo検出器は、2つの中性子星が約1億2000万光年離れた場所に衝突したことを暗示する重力波 その後すぐに、伝統的な観測所は電磁気波長での衝突を見始めました。 これらの検出は、物体の質量と回転について前例のない洞察をもたらしました。

中性子星サイズ

ドイツのアルベルト-アインシュタイン研究所（AEI）の研究者が率いるチームは、これらの観測を取り、中性子星の中の非常に密な条件で亜原子粒子がどのように振る舞うかのモデルと組み合わせた。 地球上の実験室でこのような条件を再現することは不可能ですが、物理学者は、既存の理論を使用して、最も小さなスケールから遠くの中性子星で起こ

彼らの結果は、中性子星が13と15マイルの間になければならないことを示唆しています。 そして、典型的な中性子星は約13.7マイルの幅でなければなりません。 この推定値は、以前の研究よりも中性子星の大きさに厳しい制約を課しています。

“中性子星は観測可能な宇宙で最も密度の高い物質を含んでいる”とAEIの研究者で研究者のCollin Capanoはメディアリリースで述べている。 「実際には、それらは非常に密集しており、星全体を単一の原子核と考えることができ、都市の大きさにスケールアップしています。 これらの物体の性質を測定することによって、私たちは素粒子レベルで物質を支配する基本的な物理学について学びます。”

ブラックホールに飲み込ま

その小さな直径は、ブラックホールと並行して周回する中性子星が近づきすぎると完全に飲み込むことさえで 天文学者たちは、ブラックホールと中性子星の衝突を熱心に監視してきました。 彼らは、これらの合併が強い電磁放射―地球上の典型的な観測所によって見える種類の光―を放出するだろうと予想しました。 しかし、中性子星が2つの合体時に細断されない場合、新しい研究によると、地球ベースの望遠鏡が検出できる光は放出されません。

しかし、中性子星 同時に、重力波検出器は、ブラックホールの合併と混合合併の違いを見分けることができない可能性も高い。

“ほとんどすべての場合において、中性子星はブラックホールによって引き裂かれず、むしろ全体を飲み込むことが示されている”とCapano氏は述べた。 「ブラックホールが非常に小さいとき、または急速に回転しているときにのみ、中性子星を飲み込む前に混乱させることができます; そして、重力波以外の何かを見ることができるだけにしてください。”

天文学者は、このアイデアが正しいかどうかを調べるためにあまりにも長く待つ必要はありません。 世界の重力検出器は、今後数年間でますます強力に成長します。 中性子星-ブラックホールの衝突が予想よりも稀であることが判明した場合、少なくとも彼らは理由を知っているでしょう。

この結果は、3月9日にNature Astronomy誌に掲載されました。