中子星参数应用了黑洞“无毛定律”

天体物理学家力求找到简洁的语言，用以描述中子星的特性。中子星是极为复杂的宇宙天体，在“中子星物理学”的研究中，物理学家似乎只能使用繁复而多样的物理语言。意大利SISSA科研机构的天体物理学家最近在《物理评论通讯》杂志发表了有关“中子星语言学“的研究成果，他们用十分简洁的语言描述了中子星的特性，这些物理语言与科学家想象的情形刚好相反，显示了很好的简洁性和有效性，在描述中子星时所使用的语言与物理学家在描述黑洞时所使用的语言十分相似。物理学家试图以多样性的语言方式描写某个物体的性质，比如：通过对一个物体运动状态特征的观察，物理学家很容易估算该物体的重量、形状和外表的颜色，但这属于外在的描述方式，物理学家还不能通过其它层面来描述该物体的性质，诸如物体的化学成分。

在天体物理学的描述中，物理学家遇到了一项挑战，怎样从原子物理学的层面揭示中子星的特性，事实上，中子星的物质成分极为复杂，仅通过观察的方式难以发现其它的物质成分，物理学家在目前的中子星研究中写下了几种复杂的状态方程式。然而，至今还没有一个揭示中子星状态的方程式得到了科学人士的一致认可，目前难以确定哪一个方程式最为适合和正确。最近，意大利里亚斯特高等研究机构的国际学术部（SISSA）和雅典大学共同开展了一项合作研究项目，他们在中子星的理论研究中使用了相对简明的物理术语，主要通过对中子星周围时空结构的描述来展示中子星的物理特性。

SISSA的研究员乔治斯·帕帕斯解释说，从中子星的物质构成特性进行考察，中子星无疑是非常复杂的天体，可以将中子星设想为一颗体积巨大的原子核，其半径达到了大约10公里。实际上，当一颗巨大质量的老年恒星发生崩塌时，从大爆发遗留的物体组成了中子星。顾名思义，中子星的物质成分主要由中子构成，中子星的物质密度极高。物理学家尝试从核物理学的角度解释中子星的物质构成特性，总体上看来，在描述中子星的特性时使用了十分困难而复杂的物理语言，物理学家使用了少量而简洁的数学语言，通过参数描述了中子星和周围时空的特性，对中子星简洁的语言刻画和对黑洞的简化语言刻画十分相似。

黑洞是宇宙中最为独特的天体，所有附近的物质在黑洞形成的过程中似乎消失得无影无踪，物理概念的黑洞仅由点状的空间和时间构成，中子星的形成过程有相似之处。当一颗大质量的老年恒星发生崩塌时，经过自身引力的连续收缩作用形成了黑洞，比较一下形成中子星和形成黑洞的两类恒星，形成黑洞的恒星要比形成中子星的恒星在质量上大了很多。当超大质量的恒星发生了向内收缩的爆发时，所有的恒星物质似乎被一扫而空或变成了黑洞物质，它们似乎被凝聚在一个非常态物理概念的虚无时空中。

黑洞被天文学家看成是宇宙中最完美的天体，物理学家约翰·阿奇博尔德·恵勒曾将黑洞描绘为宇宙的“无毛天体”，恵勒使用的物理语言形象而简明，黑洞的“无毛性”已是物理学的经典性语句。帕帕斯科学小组经过仔细计算后发现，描写中子星和描写黑洞的物理语言十分相似，他们在描述天体时通常使用“多极矩”的物理参数，涉及黑洞的多极矩参数主要有两个，它们分别是质量和角动量，而涉及中子星的多极矩参数主要有三个，它们分别是质量、角动量和四极距，在描述旋转物体产生的变形时使用了四极距的参数。

科学小组在计算的基础上获得了两个未曾预期的发现，第一个发现是对中子星的描述，三个参数就满足了基本性和充分性的要求，高水平的极矩参数不需要单独存在，可以从三个基本参数中推导出极矩参数。第二个发现令人吃惊，中子星的物理参数独立于中子星的状态方程式。不需要判断哪一个中子星的状态方程式更为准确或更适合，物理学家就可以确定多极矩参数，实际上在描述中子星的特性时，物理学家不需要考虑中子星的物质构成，通过使用天文观测的数据，比如：中子星的辐射强度、天体绕中子星旋转时的引力强度等，在这些信息的帮助下，物理学家重新确立了中子星特性的参数体系。

（编译：2021-4-2）