广袤的宇宙包罗万象，有极其灿烂绚丽的超新星爆发，能吞噬一切的黑洞，还有个头极小却“体重超标”的中子星……
自20世纪60年代科学家首次发现中子星以来，人们对这个密度惊人的神秘天体充满了好奇，通过多种手段进行了大量探索。而在一篇发表于《自然·物理》杂志上的论文中，科学家通过精确测量原子核的质量，从新的角度揭示了中子星的性质。
“大胖子”和“小不点”
中子星，可以说是一种极其“拧巴”的天体。它是一个“大胖子”，质量约为太阳质量的2倍；可同时它又是个“小不点”，直径只有20千米左右。除了黑洞和一些假设天体（如白洞、夸克星、奇异星等）外，中子星是目前已知的、最致密的天体。中子星每立方厘米的物质足足有几亿吨重。
中子星是怎么形成的？科学家认为，当恒星寿命结束时，经过引力坍缩，在其核心会形成残余物，而中子星就是残余物的一种。如果残余的质量超过一定极限，不足以支撑其形成中子星，它就会继续坍缩，形成黑洞。
一旦中子星形成，它就不再主动产生热量，并随着时间的推移而逐渐冷却。不过，中子星仍可能通过碰撞或吸积邻近天体的物质进一步演化。
中子星的表面还存在强大的磁场和猛烈的X射线。Ⅰ型X射线暴发生在中子星与伴星（通常是一颗红巨星）组成的双星系统中，是目前已知的最频繁的天体热核爆发过程，也是太空望远镜所能观察到的最亮的天文现象之一。中子星强大的引力将伴星中富含氢和氦的燃料吸积到中子星的表面。当这些燃料的温度和密度达到一定程度时，热核反应会被点燃，在10—100秒时间内释放出大量能量，形成X射线暴。
从原子核到中子星
X射线在逃离中子星的过程中需要克服万有引力的影响，将一部分自身能量转换为重力势能。该过程会导致X射线的频率不断降低，在光谱中表现为颜色从蓝到红，被称为引力红移。引力红移效应的大小与中子星自身的致密性条件息息相关。因此，X射线暴为研究中子星性质提供了重要窗口。
科学家主要通过测量每秒在单位面积上沉积的X射线能量，即X射线光度曲线，来观测X射线暴。然而，由于中子星存在引力红移效应，在地球上观测到中子星的X射线光度曲线和其表面的光度曲线存在差异。如果能准确得到X射线暴在中子星表面的光度曲线，并将其与地球天文观测数据进行比较，就可以得到中子星与地球的距离信息。此外，科学家还可以通过提取引力红移系数的大小，得到中子星致密性的相关信息。
而想要得到这些信息，能否准确模拟中子星表面的热核反应过程是研究的关键。快速质子俘获过程是驱动X射线暴的主要热核反应之一，这一过程涉及到一系列远离稳定线的短寿命缺中子原子核。其中，锗-64等原子核扮演着非常重要的角色，被科学家称为“等待点核”。
