物理學家建立了超過100萬個狀態方程的模型，以發現中子星的其他以前無法解釋的特性。通過大量的模型計算，法蘭克福歌德大學的物理學家們對物質達到巨大密度的中子星的內部結構得出了一般性的結論：根據其質量的不同，這些恆星可以有一個非常堅硬或非常柔軟的核心。這些發現同時發表在兩篇文章中。

中子星是極其緊湊的物體，可以在一顆恆星死亡後形成。它們的質量相當於我們的太陽，甚至更大，但卻不可思議地被壓縮成一個直徑相當於一個大城市的球體。自從60多年前發現它們以來，科學家們一直在試圖破譯它們的結構。然而，到目前為止，人們對中子星的內部知之甚少。

由於它們的極端特性使它們無法在實驗室中在地球上重現，最大的挑戰是模擬中子星內部的極端條件。因此，有許多模型在所謂的狀態方程的幫助下描述各種屬性–從密度和溫度。這些方程試圖描述中子星從恆星表面到內核的結構。

現在，法蘭克福歌德大學的物理學家們已經成功地為這個難題添加了更多的關鍵部分。由理論物理研究所的Luciano Rezzolla教授領導的工作組開發了超過一百萬個不同的狀態方程，這些方程一方面滿足了從理論核物理學中獲得的數據的約束，另一方面也滿足了天文觀測的約束。

在評估這些狀態方程時，工作組有了一個驚人的發現。”輕”中子星（質量小於約1.7個太陽質量）似乎有一個軟地幔和一個硬核心，而”重”中子星（質量大於1.7個太陽質量）反而有一個硬地幔和一個軟核心。

Luciano Rezzolla教授說：”這個結果非常有趣，因為它給了我們一個直接的衡量標準，即中子星的中心可以有多大的可壓縮性。中子星的行為顯然有點像巧克力果仁：輕質星類似於那些中心有一個榛子的巧克力，周圍是柔軟的巧克力，而重質星可以被認為更像那些硬層包含軟餡的巧克力。”

對這一見解至關重要的是聲速，這是本科生Sinan Altiparmak的一個研究重點。這個量的測量描述了聲波在物體內傳播的速度，並取決於物質的硬度或柔軟度。在地球上，聲速被用來探索地球內部和發現原油。

通過對狀態方程進行建模，物理學家們還能夠發現中子星的其他以前無法解釋的特性。例如，不管它們的質量如何，它們很可能只有12公里的半徑。因此，它們的直徑就像歌德大學的家鄉法蘭克福一樣大。

作者Christian Ecker博士解釋說。”我們廣泛的數值研究不僅使我們能夠對中子星的半徑和最大質量進行預測，而且還對它們在雙星系統中的變形能力設定了新的限制，也就是說，它們通過其引力場相互扭曲的程度。這些見解對於用未來的天文觀測和來自合併恆星的引力波探測來確定未知的狀態方程將變得特別重要”。

因此，儘管中子星內部物質的確切結構和組成仍然是一個謎，但等待它的發現肯定可以用一兩塊巧克力來補充。