浩瀚的宇宙當中有著無數天體，有的光芒萬丈，有的氣息微弱，它們組成了我們繁星點點的夜空。 夜空和這些天體背後蘊含著許多待解的物理問題 ，比如說宇宙是怎樣誕生的？什麽是重力？在 超高溫度 或者 高密度 之下，是否存在 新的物質狀態 ？第三個問題就是關於這篇文章的主角—— 中子星 。
中子星的體積雖然不大，但是它是 除了黑洞以外密度最大的星體 ，它是 恒星演化到末期經由超新星爆炸產生形成 的。中子星的致密性是它最為顯著的特點，一般密度可以達到 每立方厘米一億噸以上 。
要搞清楚中子星當中是否存在著未知元素的問題，我們先要了解 中子星到底是什麽 ，它為什麽會被譽為是20世紀60年代天文學的四大發現之一，這顆被定義 比黑洞還暴躁 的星體，究竟有什麽不同尋常的地方？
中子星
中子星從恒星的死亡中誕生 ，因此大家需要先簡單了解恒星的演變。恒星在誕生之後，會 經過一段青壯年時期 ，這期間它們處於 相對穩定 的狀態，內部不斷發生著 氫聚變反應 。
當氫原子完全耗盡之後， 內部的氦原子開始進行聚變，這時恒星就步入了老年期 ，在這期間它的 內核逐漸縮小，外部不斷膨脹 ，像一個被吹起的氣球。膨脹到一定程度會發生 超新星爆發 事件。在這種情況下， 內部發生塌縮，變成了中子星 ，還可能會演化成 白矮星或者黑洞 。
中子星 每立方厘米的重量可達1億噸以上， 是 目前宇宙中可以觀測到的最致密的天體 ， 不具備燃燒核燃料的特質 ， 依靠內部的費米氣體簡並壓來和重力塌縮的力量抗衡 。中子星的密度為 正常核物質的1～10倍 ，相當於100萬個地球壓縮成20千米大小的物體， 地球上面所有人類的質素總和大概是中子星的1立方厘米 。
更有物理學家給出了形象的比喻，將中子星比作咖啡當中的一塊方糖，但是它有十億噸重，類似於 將珠穆朗瑪峰壓縮成一塊方糖的大小 。
在這樣的密度之下，中子星表面的重力場很強。它的表面有這一層 正常物質構成的大氣 ，厚度大約是 1到10cm ，密度為1到100g/cm3，表面的溫度可以達到 百萬攝氏度 ，要知道 太陽不過才6000攝氏度 。
中子星的結構主要分為 大氣層、地殼和核心 ，除了前文所說的稀薄大氣之外，它的地殼十分堅硬， 主要由鐵元素構成 ，由於 表面質子和中子的緊密排列 ，也被科學家稱為 「意大利核面」 。
從理論上來說這種 外殼是堅不可摧的 ，雖然看上去只是薄薄一層，但是 質素卻是喜馬拉雅山的數倍 。核心的物質則是目前無法確定的，也許是質子和中子，也有可能中子在作用之下被融化成了誇克，或者又變成了奇異誇克，我們都不得而知。
中子星還有著高速旋轉的特點，每一秒都會旋轉很多圈，而且因為致密的特點，它本身的重力極強，因此在表面會產生 無線電波 ，隨著中子星一起旋轉，然後形成了 脈沖 ，變成了我們常說的 脈沖星 。它隸屬於中子星當中的一類， 銀河系中至少有2000顆脈沖星的存在 。
脈沖星表面的 磁場非常強 ，大約是 地球磁場的一千萬億倍 ，高速旋轉之下整個星體 不斷地向外發送電磁脈沖訊號 ，看起來一閃一閃的，因此也被叫作 「宇宙中的燈塔」 。截止目前發現的旋轉最快的脈沖星， 每秒能轉1122圈 。
中子星研究歷史及模型
大家都知道，宇宙觀測學的發展得益於 紅外望遠鏡 的出現， 中子星作為脈沖星也可以被射電紅外望遠鏡觀測到 。20世紀初期，我們對於原子的認知更進一步，發現原子還是可以分割的，在這種條件之下，物理學家朗道提出設想： 恒星收縮坍塌之後的原子核連線在一起，形成了巨核，這一核心以中子物質為基礎 。他的這一設想就是最早有關中子星的理論。
1934年時，茲維基和巴德就提出了 超新星爆發之後產生的殘骸中有著諸多中子星的存在 ，認為 中子星是恒星演化的產物 。1967年時，貝爾發現了世界上第一顆射電脈沖星，中子星正式從理論變為現實。根據中子星的致密物質狀態方程式，科學家們分析出了 兩種常見的中子星模型 。
第一種是 中子星和混合星 ，主要構成物質是中子， 從表面至內核，密度不斷增加 。原子核當中95％以上的質子都變成了中子，內部的中子在作用之下結合成為庫珀對，變成了流體的狀態。 中子星的核心部份質素占總質素的90％以上，密度超過了3倍核物質的密度 。
第二種是 誇克星和奇子星 ，這類目前尚存在推測當中，現實中並未觀測到。指的是星體內部物質由更加基本的誇克或者奇異誇克組成。
致密星中物質的構成單元可能並非誇克，而是類似強子的、帶有奇異數的「誇克集團」。
雖然現在我們觀測到的中子星已經有 3000多 個，但是對其內部的觀測還是不夠詳細，所以在超高溫和超高密度之下， 強作用力是否會讓粒子改變成更多新的狀態 ，形成 全新的物質元素 一直是科學家們最好奇的事情，這對於我們 研究宇宙物質元素的起源 也有著重要的作用。
宇宙元素起源
目前對於宇宙起源最常見的說法就是 宇宙誕生於一場大爆炸 ，因此人類在探究宇宙中元素起源時，會將大部份元素歸因於這個歷史。現代主流宇宙學理論指出，宇宙大爆炸只合成了一些 較輕的元素 ，比如說 氫、氦 等，由此可見如太陽這樣的恒星的主要構成元素都是來自於大爆炸。以此推論，宇宙當中的 恒星大部份都源於宇宙大爆炸之後產生的初始物質 。
恒星在不斷地演化之下會發生超新星爆發，這一場爆炸當中會產生新的天體，如 白矮星、中子星等等，甚至會產生黑洞 。在這其中會出現一些新的元素，比如鐵元素、鎳元素等等。
這兩種元素相對原始和氫和氦，已經屬於 重元素 了，接著它們會接著進行演化，像中子星的表面就會接著燃燒，這個過程稱為 弱S-過程 ，在這期間又合成了 58Fe、60Fe、64Ni、65Cu、68Zn 等多種元素。
中子星一直備受關註，主要原因是 科學家們懷疑它是宇宙當中較重元素的來源 ，推斷 中子星在相互吸引不斷靠近的作用之下，會發生碰撞 ，碰撞之後會 把質子射入輕元素的原子核當中，從而形成重元素 ，這些重元素再 散布到宇宙中各個地方 。
地球上的重金屬可能就來源於這裏，據分析，這類中子星碰撞之後產生的元素可能在太陽系出現之前就已經有了。像金和鈾這一類元素，就是原子核被中子轟擊之後膨脹形成的。 那麽作用如此顯著的中子星內部，是否也存在著未知的全新元素呢？
中子星合並事件
2015年9月14日時，天文學家探測到了 GW1509714事件 ，這是由 兩個質素是太陽30多倍的黑洞合並而產生的的重力波 。到了2017年時名為LIGO的合作組又一次發現了重力波的存在，該事件被命名為 GW170817 ，是 兩顆中子星發生了合並 ，天文學家精確定位了這一天體，觀測到了由藍變紅的 「千新星」 訊號。
這次合並導致了 Gamma射線暴 ，使得中子星再度成為了焦點，人們發現 中子星的合並撞擊 除了能夠 使得宇宙中產生新物質以外， 還會產生 大振幅的Gamma射線暴， 這種現象 極其危險。
中子星與Gamma射線暴
看過科幻小說【三體】的都知道，其中的歌者文明向太陽系扔了一片 二向箔 ，整個太陽系就變成了一幅圖，被完全打回了 二維形態 。而現實當中的Gamma射線暴，作用就類似於這個歌者文明。
截至2015年，人類觀測到的Gamma射線暴就有2000多次 ，而伽瑪射線暴對於星體上的生命的打擊無疑是 淪陷性 的。比如地球史上發生過的五次生物大滅絕當中的奧陶紀滅絕事件，造成了將 近60％物種被滅絕 ，摧毀了臭氧層和大氣層，使得地球步入了 冰川時期 。
那麽中子星和Gamma射線暴又有什麽關系呢？原來目前對於Gamma射線暴的成因有著諸多推測，其中最主流的就是中子星合並或者黑洞合並。因為 在中子星發生合並之後，會產生伽瑪短暴 ，這一現象在2005年首次被發現。而前文中提到的2017年中子星合並事件，人們透過儀器觀測時捕捉到了其中的伽瑪暴輻射，因此 可以認定中子星合並可以產生伽瑪射線暴 。
伽瑪暴的觀測研究，可以解開宇宙超重元素起源、致密天體形成、中子星物態方程式等復雜難題。所以中國已經形成了 專門的研究觀測隊伍 ，對於中國的伽瑪暴觀測工作具有推進作用。
結語
如果按照每立方厘米1億噸的密度來壓縮地球，那麽地球的直徑只有20米左右。可見中子星的超高密度並不是故意誇大。而且由於這種密度產生的超強磁場也是地球磁場的數千億倍， 如果人們靠近中子星就會被它的重力扯碎 ，人類身體中的 水分抗磁性 會導致我們的 細胞組織發生破裂，然後解體 。
所以 中子星內部的構造至今還是個謎題 ，大部份模型都建於我們的猜想之下，而且有了中子星碰撞能夠產生重元素的前提， 很難說在它的內部，物質會分解到哪一種更為細小的狀態，然後再經合成變為新的物質 。中子星當中是否蘊藏著我們未知的元素，還是要 等待觀測研究專案的不斷進展，起碼在現階段我們是無法得出答案的。
