中子星的覆灭( 二 ) _信息快讯

那更致密的星体是什么呢？读者一定猜到了，正是中子星。计算表明，当恒星“残骸”的坍缩进行到核物质层次，也就是当恒星“残骸”被压缩成类似于超巨型原子核那样的结构后，一种更巨大的压强会“应运而生” ，起到抗衡引力的作用。那种压强的一部分被称为中子简并压，它在原理上类似于电子简并压，但威力大得多。倚仗这种更巨大的压强抗衡引力的天体就是中子星。
中子星物质的致密程度比白矮星物质还要惊人得多，一汤匙中子星物质的平均质量可达十几亿吨。那样的物质当然也远比白矮星物质更“坚硬” 。但即便如此“坚硬” ，甚至有可能是宇宙中最“坚硬”的物质，在可以随质量的增加无限增加的引力面前，依然有败下阵来的时候。一旦这种物质败下阵来，中子星就会像白矮星一样无法存在——中子星质量上限就是这么来的，恒星“残骸”则将进一步坍缩。
这种进一步坍缩将至于何地呢？目前尚无确切答案，因为尚有些灰色地带需要探索。比如有可能存在一种连中子也被“压碎” ，从而密度比中子星还高的被称为夸克星的猜测性星体。但这个灰色地带的细节虽有待探索，质量范围却不会太大，有可能只是从“太阳质量的2—3倍”这个很宽泛的中子星质量上限里“瓜分”一小块。一般认为，当恒星“残骸”的质量超过太阳质量的3倍之后，将不会再有任何类型的物质压强能抗衡引力，天体将无可避免地坍缩成黑洞。
从这样一幅恒星演化的物理图像中可以看出，能演化成白矮星的恒星将不会演化成中子星，因为电子简并压既然能抗衡引力，恒星“残骸”的坍缩就会止步于白矮星，从而不会演化成中子星。同样的道理，能演化成中子星的恒星将不会演化成黑洞。因此，白矮星、中子星和黑洞的质量范围就恒星演化这一渠道而言，是大体上互不重叠的。这也就意味着处于中子星质量范围内的星体如果是恒星演化产物，就只能是中子星，而不会是黑洞。
中子星
当然，细心的读者想必留意到了上文的伏笔，即恒星演化只是形成黑洞的“主要渠道”——事实上，它也只是形成白矮星和中子星的“主要渠道” 。既是“主要渠道” ，当然意味着还有“次要渠道” 。事实也正是如此。除“主要渠道”外，白矮星、中子星、黑洞还可以形成于一个“次要渠道”：相互合并。这“次要渠道”中的中子星双星合并与黑洞双星合并甚至已在引力波探测中被观测到了。但这“次要渠道”对黑洞而言是只会增加其质量，故而是不会“侵入”到中子星质量的“领地”里的。
因此， GW200105和GW200115中的较小星体无论形成于“主要渠道”还是“次要渠道” ，都只能是中子星，而不会是黑洞。
就目前有观测基础的渠道而言，以上即为全部，从而也就是确认GW200105和GW200115中的较小星体是中子星，以及GW200105和GW200115是中子星—黑洞合并的依据。
但是，假如我们把视野放开阔一点，那么还有一种目前尚属臆测性的理论——原初黑洞理论——值得一提（本文开篇提到的有关这两组观测发现的论文也略述了这种理论）。这种理论认为，宇宙大爆炸之初的密度涨落可以产生黑洞，即所谓的原初黑洞。这种原初黑洞的质量——据某些模型的预言——可以跟白矮星或中子星的质量范围相重叠。这样的原初黑洞假如存在，那么GW200105和GW200115中的较小星体就有可能是原初黑洞而不是中子星， GW200105和GW200115也就可能是黑洞双星合并而不是中子星—黑洞合并。

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