三、超新星的“死亡雕塑”:中子星如何诞生?
J0030的“非球体”秘密,藏在它“出生”的那场爆炸里。要讲清这点,得回到10亿年前:一颗质量是太阳12倍的蓝巨星,在双鱼座的原野上走完一生,核心的核燃料耗尽后,外层物质在引力作用下向内坍缩,引发剧烈爆炸——超新星爆发。
“超新星爆发像宇宙的‘重塑手术’,”林夏用面团比喻,“恒星核心像块面团,平时被核反应‘撑着’;燃料耗尽后,‘支架’没了,面团在引力下收缩,挤掉所有空隙,变成密度极高的‘中子面团’——这就是中子星。”
但这“面团”不是随便揉的。理论上,中子星会因自身引力变成完美球体,但实际观测发现,高速自转的中子星会因“离心力”变扁(像旋转的披萨面团),或因磁场压力局部隆起(像面团上粘了颗豆子)。J0030的特别之处在于:它的“变形”远超离心力的预期——按每秒205转的转速,离心力只能让它赤道半径比极半径大0.1%,但X射线热斑显示,实际变形可能达到1%。
“这说明它有‘额外’的力在‘捏’它,”阿哲展示计算机模拟图,“可能是内部超流体的涡旋(像搅动的蜂蜜),或是地壳板块的‘滑动’(类似地球地震),甚至可能是早期吸积伴星物质时留下的‘伤疤’。”
四、NICER的“X射线眼睛”:看清“热斑”的变形脸
J0030的“形状密码”,最终被NASA的NICER望远镜破解。这台装在国际空间站上的X射线望远镜,像给中子星拍“热成像照片”——脉冲星表面的“热斑”(磁场聚焦能量或物质坠落加热的区域)会发出X射线,通过分析热斑的形状、位置和亮度变化,就能反推星体形状。
“2022年夏天,NICER首次对准J0030,”林夏回忆,“连续72小时曝光后,我们得到了史上最清晰的脉冲星热斑图——两颗热斑,一颗在南极附近,呈椭圆形,长轴指向自转方向;另一颗在赤道区,拖着细长光尾,像彗星的尾巴。”
更惊人的发现在于“热斑的不对称性”。通常理论认为,脉冲星的热斑应对称分布在磁极(像地球的两极),但J0030的热斑却“偏心”了30度——赤道区的热斑明显偏向一侧,且形状不规则(像被手指按过的橡皮泥)。“这只能用‘星体非球对称’来解释,”阿哲指着模拟动画,“如果中子星是完美球体,热斑会均匀旋转;只有当它像梨形或土豆形时,热斑才会‘卡’在某个位置,形成这种不对称。”
团队用“广义相对论光线追踪”模型验证:假设J0030是赤道半径比极半径大0.3%的椭球体(像压扁的橄榄球),模拟的热斑图像与实际观测几乎完全吻合。“误差小于0.01角秒,”林夏强调,“这相当于在月球上分辨一根头发丝——我们真的‘看’清了它的形状。”
五、“非球体”的宇宙意义:改写中子星物理教科书
J0030的发现为何重要?因为它推翻了“中子星是完美球体”的百年假设。在此之前,科学家只能通过引力波(如双中子星合并事件)间接推测中子星形状,而J0030是首个通过电磁观测直接证明“非球体”的案例。
“这像给中子星‘量体裁衣’,”林夏在《自然·天文》的投稿信里写,“以前我们以为它穿标准西装(完美球体),现在发现它穿的是定制夹克(梨形或土豆形)——尺寸、版型都不规则。”
更深远的影响在于“状态方程”的约束。中子星的内部结构(比如是否存在夸克核、超流体海洋)决定了它的“硬度”,而形状变形程度直接反映这种“硬度”。J0030的变形数据表明,它的“硬度”比理论模型预测的更高——可能内部存在“奇异夸克物质”(比中子更基本的粒子)。“如果证实,这将改写粒子物理的标准模型,”阿哲补充,“就像在元素周期表上发现新元素。”
团队还发现,J0030的“非球体”可能随时间变化:2023年观测显示,赤道热斑的光尾缩短了15%,说明星体形状在缓慢“调整”。“它在‘呼吸’,”林夏比喻,“像活着的有机体,内部物质在流动,表面在微调——宇宙从不制造‘死物’,只创造‘动态的平衡’。”
六、深夜的“形状遐想”:宇宙给人类的“不完美启示”
2049年除夕夜,林夏独自留在FAST控制室。窗外,苗岭的雪光映着射电望远镜的银色反射面,J0030的方向,那颗“超速陀螺”正带着它的“变形身体”旋转。屏幕上,最新的热斑图像像幅抽象画,椭圆的热斑与细长的光尾交织成宇宙的诗行。
“10亿年前,它在一场爆炸中诞生,”林夏对着屏幕轻声说,“比人类的祖先还早,比恐龙的统治还久,却依然在用自己的‘不完美’,教我们认识宇宙。”她调出2021年第一次发现异常数据的截图,旁边是自己写的备注:“疑似仪器误差,待复查。”
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