摘要：中子星到底多重？这个问题困扰了天文学界几十年。2025年3月17日，《自然·天文学》刊登了一项研究，中国与澳大利亚的联合团队通过分析90颗中子星的质量数据，首次计算出它们的平均诞生质量——1.3倍太阳质量。这意味着，当一颗大质量恒星死亡时，留下的中子星核心普遍

中子星到底多重？这个问题困扰了天文学界几十年。2025年3月17日，《自然·天文学》刊登了一项研究，中国与澳大利亚的联合团队通过分析90颗中子星的质量数据，首次计算出它们的平均诞生质量——1.3倍太阳质量。这意味着，当一颗大质量恒星死亡时，留下的中子星核心普遍比太阳重三成，而超过这个质量的诞生案例极少。

图释：中子星/双脉冲星。图片来源：Carl Knox，OzGrav/斯威本科技大学

​中子星是宇宙中最极端的天体之一。它们的密度高到一勺物质重达十亿吨，半径仅10公里却承载着超过太阳的质量。此前，科学家只能通过双星系统中的中子星来测量质量，但这些中子星往往从伴星吸积物质增重，如同吃了‘增肥餐’，导致无法区分先天质量与后天增量。

这次研究的关键，在于建立概率模型剥离了吸积增重的干扰。团队发现，中子星诞生质量分布呈‘长尾’形态——1.3倍太阳质量是常见值，但也有极少数能达到1.5倍以上。这直接挑战了传统认知：过去认为中子星质量上限约为2.3倍太阳，但新数据暗示某些极端条件下，恒星坍缩可能直接催生更重的‘先天巨婴’。

这项发现对引力波天文学意义重大。2017年人类首次观测到双中子星合并时，两颗星的总质量约2.7倍太阳。若按新研究推算，其中至少一颗中子星的诞生质量可能远超平均值，甚至接近理论极限。这为理解中子星合并事件中的质量演化提供了标尺——比如合并后形成的黑洞质量，可能取决于原始中子星是否‘超重’。

更微妙的是，中子星质量与宇宙‘炼金术’息息相关。双中子星碰撞会抛射大量富含中子的物质，这些碎屑通过快中子俘获过程（r-process）合成金、铂等重元素。模拟显示，抛射物总量可达300个地球质量。若中子星诞生质量更高，其合并时抛射物的成分和总量可能不同，直接影响宇宙中重金属的分布。

这项研究还暴露了观测技术的局限。目前中子星质量数据主要来自射电脉冲星和X射线双星，而引力波探测的中子星样本仍不足。2022年LIGO曾发现总质量3.4倍太阳的双星系统，但因缺乏电磁信号佐证，无法确定是否为双中子星。随着日本新探测器投入运行，未来或将填补这一空白。

另一个未解之谜是‘质量缺口’：理论上中子星与黑洞的质量区间应有重叠，但观测中却极少发现2-5倍太阳质量的致密天体。新研究揭示的中子星质量分布，或许能为这一谜题提供线索——某些‘失踪’天体可能本就是先天超重的中子星，而它们的命运取决于磁场强度、自转速度等参数。

回头再看这项研究，它像一把钥匙：既解开了中子星诞生的初始条件，也为理解恒星死亡、元素合成、引力波源提供了新坐标。当下一例双中子星合并的引力波信号抵达地球时，我们或许能更准确地回答：这两颗星的一生，究竟承载着多少太阳的重量

参考文献：

Zhi-Qiang You et al, Determination of the birth-massfunction of neutron stars from observations, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02487-w

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来源：科学剃刀