本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
與黑洞一樣，中子星是恆星在其燃料耗盡後在引力作用下坍縮的產物，直到它們的密度與原子核的密度大致相同，此時質子和電子“融化”成純中子。我們所說的密度有多大？ 如果你有一塊方糖大小的中子星，它的重量將高達 1 億噸。 只有黑洞比它更緻密。
科學家們懷疑，在最內層核心可能存在類似於夸克-膠子等離子體的物質，而更常規的物質構成了恆星的最外層邊緣。 在兩者之間，構成地殼的是一種罕見的簡併態物質，稱為“核義大利麵”（不僅由中子構成，還包括質子和電子）。 並且這種“義大利麵”呈現的各種形狀代表了一系列相變，因為這個邊界層從塊狀變為光滑。
在巴爾的摩，馬里蘭州舉行的 APS 四月會議的新聞釋出會上，印第安納大學研究生馬特·卡普蘭 概述了查爾斯·霍洛維茨實驗室正在進行的工 作，該實驗室執行各種型別的核義大利麵的複雜計算機模擬，以計算各自的性質，希望更多地瞭解中子星的演化。 這必須進行模擬，因為義大利麵形成的罕見條件真的只能在中子星的核心中找到。
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核義大利麵的概念是幾年前出現的，作為對某些型別中子星異常行為的一種可能的解釋。 它們在誕生時快速旋轉——快至每秒幾次旋轉——並隨著能量消散而逐漸減速。 但是 X 射線脈衝星型別（最亮，因此最容易被發現）最終達到穩態，大約每 12 秒完成一次旋轉。 理論上應該有一些自旋速度較慢的 X 射線脈衝星——或者有充分的理由解釋為什麼情況顯然並非如此。
2013 年，西班牙阿利坎特大學的一個科學家團隊提出，這種差異與恆星表面地殼的塊狀或光滑有關，這是基於一系列計算機模擬調查不同地殼配置得出的結論。 具有塊狀地殼的恆星會像往常一樣減速，但在短短 10 萬年內——在恆星生命週期中只是眨眼一瞬間——它們將在接下來的 100 萬年內穩定在每 10-20 秒旋轉一次的狀態。 這種情況不會發生在那些具有更光滑地殼的恆星中； 它們只是繼續越來越慢地旋轉——慢到每 100 秒旋轉一次。
究竟是什麼使地殼呈塊狀而不是光滑？ 西班牙科學家提出，塊狀地殼中充滿了核義大利麵。 據新科學家報道：“由於中子星密度如此之大，原子核在地殼中緊密地堆積在一起。 這些壓縮核中的粒子可能會被擠壓成類似於義大利麵條、通心粉和千層麵層的奇異組合。 將這些形狀混合在一起會使其比僅包含按有序晶體排列的規則核的形狀更凹凸不平。”
義大利麵的各種形狀代表了相變過程中的不同階段。 簡而言之
麵疙瘩階段：這是一個半球形階段，類似於那些美味的土豆餃子，也許從技術上講它們不是義大利麵，但，管他的，差不多就行了。
義大利麵條階段：在某個時候，隨著壓縮持續增強，質子中沒有足夠的電斥力來維持球形，因此麵疙瘩階段被壓碎成長長的義大利麵條狀。
千層麵階段：最終，壓縮將變得非常強，以至於義大利麵條的杆融合在一起形成片狀——因此，這被稱為千層麵階段。
筆管麵（或反義大利麵條）階段：此時，恆星的外核在相變過程中已經相當深入，隨著壓縮的繼續，看起來更加均勻，並伴有間歇性的圓柱形空隙。 這是倒數第二個階段。 隨著過程的繼續，空隙變得更加球形，然後平滑剩餘的塊狀物。
關於中子星自旋速率及其可能受核義大利麵影響的最新論文發表在今年 2 月的《物理評論快報》上，為這種迷人的物質形式又增添了一個新的變化。 具體而言，最新的計算機模擬揭示了各種義大利麵形狀中可能存在的拓撲缺陷，這可能會降低恆星的熱導率和電導率，從而導致磁場比預期更快地消散。 這樣的恆星向太空輻射的能量較少，這穩定了它們的自轉速率。
例如，核義大利麵的千層麵階段可能會形成連線“千層麵”層的螺旋形缺陷。 “多年來，我一直試圖將中子星想象成地質世界，其中有不同種類的核岩石、斷層和山脈，”霍洛維茨告訴 Space.com。 “然後，一個分子動力學模擬發現了一個錯誤——否則規則完美的義大利麵形狀中的缺陷，這種缺陷持續了很長時間。”
進一步的分析表明，模擬對特定中子星地殼冷卻（電導率降低的指標）的預測與錢德拉 X 射線望遠鏡收集的觀測資料非常吻合。 拓撲缺陷很可能在 中子星的其他異常方面發揮作用——所有這些都是為了持續探索當物質被壓縮到最稠密形式時如何表現。
參考文獻:
Fowler, R.H. (1926) "論緻密物質"，皇家天文學會月報 87。
Horowitz, C.J. 等人。(2015) "中子星中的無序核義大利麵、磁場衰減和地殼冷卻"，物理評論快報 114: 031102。
Pais, Helena 和 Stone, Jirina R. (2012) "探索核心坍縮超新星物質中的核義大利麵階段"，物理評論快報 109: 151101。
Pons, Jose A.; Vigano, Daniele; Rea, Nanda. (2013) "脈衝星自旋減速的“義大利麵”太多了"，自然物理學 9(7): 431-434。