文／台北市立天文科學教育館

中子星是目前所知宇宙中密度最高的天體之一，一顆半徑約10公里的中子星，卻擁有相當於太陽的1.4倍的質量。而中子星核心所產生的極高密度與壓力，是否能超越強子之間的作用力，將質子與中子進一步被壓縮，轉換成一種稱為冷夸克物質的相，一直都是天文物理學家關注的研究課題。

自由移動 基本粒子



根據理論推算，在這種極端狀態之下，單一質子和中子將不存在。夸克和膠子將會從量子色動力學（Quantum Chromodynamics）的色禁閉條件（color confinement）中解放出來，成為幾乎可以自由移動的基本粒子。這種物質轉變屬於一種強烈的相變化，類似液態水轉變成冰的過程。此過程會讓核心物質的性質快速發生轉變，接著產生的基本粒子作用力變化，很有可能會破壞整顆星體的力學平衡，導致中子星進一步快速塌縮形成黑洞。

核心構成 夸克物質



天文物理學家統整目前所獲得的最新觀測資料，採用由機率統計學中「貝葉斯定理」（Bayes' theorem）所發展出來的演算法，藉由芬蘭CSC數據中心（CSC-IT Center for Science Led.）的超級電腦，將理論推算結果與觀測數據比較，分析中子星核心形成冷夸克物質的可能性。經由電腦模擬分析後發現，在大質量中子星核心的密度和壓力條件下，形成冷夸克物質的機率高達約80%～90%。接下來，科學家們將運用更精確的觀測數據，進一步分析中子星核心形成夸克物質的機率和演變過程。