非旋转中子星的最大质量精确推断为 2.25 个太阳质量

中国科学院紫金山天文台范一中教授领导的一项研究在确定非旋转中子星质量上限方面取得了显着的精度，这是核物理和天体物理学研究的一个关键方面。

研究人员表明，非旋转中子星的最大引力质量约为 2.25 个太阳质量，不确定性仅为 0.07 个太阳质量。他们的研究发表在《物理评论 D》上。

大质量恒星的最终命运与其质量密切相关。质量轻于 8 个太阳质量的恒星以白矮星的形式结束其生命周期，并受到电子简并压力的支持，其质量上限为众所周知的钱德拉塞卡极限，接近 1.4 个太阳质量。

对于重于8个太阳质量但轻于25个太阳质量的恒星，将会产生中子星，而中子星主要由中子简并压力维持。对于不旋转的中子星，还存在一个临界引力质量(即 M TOV)，称为奥本海默极限，超过该质量中子星将塌缩成黑洞。

建立精确的奥本海默极限非常具有挑战性。根据第一原则只能设置宽松的界限。许多具体的评估都强烈依赖于模型。所得的M TOV多种多样，不确定性较大。

范教授的团队通过结合稳健的多信使观测和可靠的核物理数据，完善了M TOV的推论，规避了早期模型中存在的不确定性。这包括利用 LIGO/Virgo 引力波探测器和中子星内部成分探测器 (NICER) 在质量/半径测量方面的最新进展。

特别是，他们结合了从中子星质量分布推断的最大质量截止信息，并显着缩小了参数空间，导致推断的 M TOV达到了前所未有的精度。采用三种不同的状态方程 (EoS) 重建模型来减轻潜在的系统误差，对 M TOV和相应的半径产生几乎相同的结果，在三种独立的 EoS 重建方法中，半径为 11.9 公里，不确定性为 0.6 公里。

M TOV的精确评估对核物理和天体物理学都具有深远的影响。它表明中子星物质具有中等硬度的 EoS，并表明 LIGO/Virgo 检测到的质量在大约 2.5 至 3.0 个太阳质量范围内的致密天体更有可能是最轻的黑洞。此外，总质量超过大约 2.76 个太阳质量的双中子星系统的合并残余物将坍缩成黑洞，而较轻的系统将导致(超大质量)中子星的形成。