中子星J0030似乎仅在其南半球有两个到三个热点，这是天文学家没想到的发现。
中子星J0030似乎仅在其南半球有两个到三个热点，这是天文学家没想到的发现。
NASA的戈达德太空飞行中心/ CI实验室
中子星是宇宙的灯塔。这些微小而紧凑的物体是中子星，它们是曾经质量过大的恒星的残余，它们迅速旋转，将辐射束发射到太空。现在，天文学家们首次对精美的16英里宽中子星表面进行了制图。结果挑战了天文学家关于中子星外观的教科书图片，并为进一步了解这些极端天体打开了大门。
中子星“内部成分探测器”（NICER）从国际空间站外部的高处寻找来自中子星等极端天文物体的X射线。在《天体物理学杂志快报》上发表的一系列论文中，研究人员使用NICER观测了中子星J0030 + 0451（简称J0030），它位于双鱼座1100光年之外。两个团队-一个由阿姆斯特丹大学的研究人员领导，另一个由马里兰大学领导-随时间推移观察了J0030发出的X射线，以绘制中子星表面并测量其质量。两支球队得出的照片都不像他们期望的那样。
制作地图
中子星像黑洞一样，是非常稠密但非常小的物体。它们巨大的引力使它们周围的时空弯曲，即使它们旋转出视野，也让我们瞥见了中子星的另一端。该效果还使中子星看起来略大于其实际大小。由于NICER能够以极高的精度（小于100纳秒）记录来自中子星的X射线，因此研究人员能够绘制出恒星表面的地图并以前所未有的精度测量其大小。
研究小组确定中子星的质量是太阳质量的1.3到1.4倍。它大约宽16英里（26公里）。（相比之下，我们的太阳横过864,000英里（130万公里）。）
这些数据不足为奇。但是接下来，天文学家希望在J0030表面上绘制热点位置。用于描述中子星的简单教科书图像显示了这些具有两个热点的对象，每个热点的每个磁极都有一个。当恒星旋转时，热点会像灯塔一样以细束射出辐射到太空。如果一个或两个光束碰巧通过地球，天文学家会观察到一个中子星。
J0030的北半球指向地球。因此，团队期望在北极附近看到一个热点。绘制热点需要超级计算机建模才能解开从中子星接收到的NICER的X射线起源于恒星表面的位置。这项任务本来可以用普通台式计算机完成大约十年的时间，但是超级计算机在不到一个月的时间内就完成了。
新照片
研究小组发现的情况与众不同：J0030在南半球有两个或三个热点。阿姆斯特丹大学的研究小组认为，中子星在其较低的纬度上有一个小的圆形斑点和一个细的月牙形斑点。马里兰大学研究小组发现，X射线可能来自南半球的两个椭圆形斑点，以及靠近恒星南极的一个较凉的斑点。
两种结果都不是天文学家所期望的简单图像，这表明引起热点的中子星磁场可能比最初设想的还要复杂。虽然这一结果肯定让天文学家感到疑惑，但“它告诉我们NICER走上了正确的道路，可以帮助我们回答天体物理学中一个永恒的问题：中子星的超致密核心采用什么形式？” NICER科学领导与研究合作作者Zaven Arzoumanian在新闻稿中说。
有了这项成就，天文学家现在将可以使用更多的中子星来复制它，从而更好地了解这些奇怪的恒星是什么样子以及它们如何工作。