中性子星とは？その大きさは実際にはどのくらい？

・宇宙物理学者たちが、中性子星の半径と潮汐変形に関する新たな制約を決定した。
・20億の理論モデルと2017年に捉えられた重力波を比較した。
・その結果、中性子星の大きさを1.5kmの範囲（12～13.5km）で推定することができた。

中性子星は、太陽の1.4倍から2.16倍の質量を持つ大質量星のコアが崩壊したものです。（観測できる）中性子星は灼熱の星で、表面温度は60万ケルビン以上に達します。

中性子星はコンパクトで、ティースプーン1杯（サンプルの中性子星を含む）の重さが10億トンになるほどの高密度です。磁場は地球の1千兆倍、重力場は2,000億倍も強いのです。

大きさに関して言えば、中性子星が実際にどのくらい大きいのか、あるいは小さいのかは正確には分かっていません。これまでの研究によると、大きさは8～16km（大ざっぱな推定）です。

40年以上もの間、世界中の科学者が中性子星の大きさを正確に決定しようとしてきました。それは、核密度における物質の振る舞いに関する重要な情報を提供するためです。

このたび、FIAS（フランクフルト高等研究所）とゲーテ大学フランクフルトの天体物理学者たちが、中性子星の半径と潮汐変形に関する新たな制約を決定する研究を行いました。何十億もの理論モデルを重力波と比較することで、1.5km以内の中性子星の大きさを推定したのです。

どのようにしてこれを行ったのか？

2017年8月、レーザー干渉計重力波天文台（LIGO）とVirgo干渉計ネットワーク（重力波検出用）は、「イベントGW170817」と呼ばれる連星中性子星系のインスパイラルからの信号を捉えました。

わずか数秒後、一連の電磁放射が検出され、中性子星連星の合体プロセスがガンマ線バーストと関連していることが確認されました。

研究チームはこのデータを使って、ブラックホールに崩壊する前に中性子星が持ちうる最大質量に関する長年の謎を解明しました。そして、中性子星の大きさに確かな制約を与えることに取り組んだのです。

中性子星内部の物質については、あまり知られていないため、研究チームは中性子星の大きさを測定するために統計的アプローチを利用することにしました。

狭い限界を定めるために、チームはこれらの相対論的な星の平衡を記述するアインシュタイン方程式を適用して、20億以上の中性子星の理論モデルを処理しました。そして、このデータをGW170817で観測された制約と統合しました。

これにより、平均的な中性子星の大きさを1.5kmの範囲（12～13.5km）で推定することができました。この精度は、今後さらに重力波（連星中性子星系によって発生する）を分析することによって、さらに向上する可能性があります。

ねじれがある

研究チームはまた、このような高密度にある物質は、その属性を変化させ、水が固相から液相に、あるいはその逆に相転移するように、相転移を起こす可能性があると述べています。このような変化によって、通常の物質がクォーク物質に変換され、中性子星よりも小さいが質量は同じである新しい双子星が生成されるのではないかと推測されています。