中子星释放出中微子来迅速冷却

对于某些中子星来说，最快的冷却方法不是“喝下”结霜的饮料，而是靠名为中微子的轻量级亚原子颗粒来完成。

作为恒星爆发的坍塌遗迹，科学家首次发现了某些中子星能够通过释放出中微子迅速冷却它们内核的确凿证据。一直以来，科学家都在收集证据了解被深深挤压在中子星内部的超高密度物质，这个结果使得证据链获得进一步补充。

这个最新的证据来自于一颗中子星，它正在不断地吞食临近恒星的物质。科学家们断定，这颗中子星在完成“进食”后能够迅速冷却。这颗中子星释放的x射线显示出它快速冷却的速度与被称为直接乌卡过程的理论效果是一致的，在这一过程中，中微子能够迅速将坍塌恒星的能量运走。天体物理学家Edward Brown和他的同事們将他们的发现发表于5月4日出版的《物理评论通讯》上。

众所周知，中子星采用一种令恒星缓慢降温的相似过程释放中微子。但是此前并没有更快冷却的明确证据。研究团队分析了这颗中子星的观察结果，它位于距地球35000光年之外，在它完成吞食的过程中，有一个为期15年的冷却期。中微子所带走的能量比恒星光辐射产生的能量快10倍，或者比缓慢降温过程快l亿倍，来自于密歇根大学的Brown表示道。

尽管其他中子星也显示出此种迅速冷却的暗示，“但从根本上来说，这是首个出现在我们眼前，使得我们能够观察到恒星积极冷却的目标。”来自纽约州立大学石溪分校的天体物理学家James Lattimer说道，他并没有参与到此项研究中。

由物理学家George Gamow和Mario Schenberg于20世纪40年代命名的直接乌卡过程，其名称来自于现在已经不存在的里约热内卢乌卡赌场。“这本来是个玩笑，二者能够联系在一起，主要在于乌卡过程是从恒星带走热量，而赌场则是从游客的钱包中带走金钱。”Brown说道。

在这个过程中，恒星内部的中子转变为质子，并且释放出电子及反中微子。同样，质子转变为中子，并且释放出反电子和中微子。因为中微子和反中微子很难相互作用，因此它们能够逃离内核，并且带走能量。“中微子就像一个小偷，它从恒星掠走了能量。”来自于俄亥俄州立大学的物理学家Madappa Prakash说道，他并没有参与到此项研究中。

这项观测可以帮助科学家了解中子星内部深处发生了什么，其核心被挤压的密度远超实验值所能达到的量值。尽管最简单的理论认为核心充满了中子及少量质子和电子，但是科学家依然提出，坍塌的恒星或许是由奇异的物质所构成，可能包含有被称为重核子的罕见粒子，或者大量自由漂动的夸克，这些粒子构成了质子和中子。

无论如何，科学家们还不能确定中子星的质量，并限定所下结论的范围。但是，Prakash表示，如果能够测量出快速冷却的中子星的质量，那么中子星的内部组成或许就可以明确了。

王麒译自 《科学新闻》（Science News）2018年5月26日