Изключително плътни и екзотични хипотетични космически обекти, известни като "странни кваркови звезди", може да съществуват във Вселената. Докато астрофизиците продължават да обсъждат съществуването на кваркови звезди, екип от физици откри, че остатъкът от сливането на неутронна звезда, наблюдавано през 2019 г., има точно необходимата маса, за да бъде едно.
Когато звездите умират, техните ядра се свиват толкова много, че се превръщат в нови видове обекти. Например, когато Слънцето най-накрая изчезне, то ще остави след себе си бяло джудже, топка с размерите на планета от силно компресирани въглеродни и кислородни атоми. Когато дори по-големи звезди експлодират в катаклизмични експлозии, наречени свръхнови, те оставят след себе си неутронни звезди. Тези невероятно плътни обекти са само няколко километра в диаметър, но тяхната маса може да бъде няколко пъти по-голяма от тази на Слънцето. Както подсказва името им, те са съставени почти изцяло от чисти неутрони, което ги прави всъщност километрични атомни ядра.
Неутронните звезди са толкова екзотични, че физиците все още не са ги разбрали напълно. Въпреки че можем да наблюдаваме как неутронните звезди взаимодействат с околната среда и да направим някои добри предположения за това какво се случва с тази неутронна материя близо до повърхността, съставът на техните ядра остава неуловим.
Проблемът е, че неутроните не са напълно фундаментални частици. Въпреки че се комбинират с протони, за да образуват атомни ядра, самите неутрони са съставени от още по-малки частици, наречени кварки.
Има шест вида, или аромати, кварки: нагоре, надолу, отгоре, отдолу, странно и чар. Неутронът се състои от два низходящи кварка и един възходящ кварк. Ако сплескате твърде много атоми заедно, те ще се превърнат в гигантска топка от неутрони. Така че, ако стиснете твърде много неутрони заедно, те ще се превърнат ли в гигантска топка от кварки?
Отговорите варират от „може би“ до „трудно е“. Проблемът е, че кварките наистина не обичат да са сами. Силната ядрена сила, която свързва кварките в ядрото, всъщност нараства с разстоянието. Ако се опитате да съберете два кварка заедно, силата, която ги дърпа обратно, се увеличава. В крайна сметка гравитационната енергия между тях става толкова голяма, че във вакуума се появяват нови частици, включително нови кварки, които щастливо се свързват с отделените.
Ако искате да създадете макроскопичен обект от кварките нагоре или надолу, които изграждат неутрон, този обект ще експлодира много бързо и много яростно.
Но може би има начин, който използва странни кварки. Сами по себе си странните кварки са доста тежки и когато се оставят да почиват, те бързо се разпадат на по-леки кварки нагоре и надолу. Въпреки това, когато голям брой кварки се комбинират заедно, физиката може да се промени. Физиците са открили, че странните кварки могат да се свързват с възходящи и долни кварки, за да образуват триплети, известни като звездички, който може да бъде стабилен - но само при екстремни налягания.
Ако компресирате неутронна звезда твърде много, всички неутрони губят способността си да поддържат звездата и тя експлодира, образувайки черна дупка. Но може да има междинен етап, при който налягането е достатъчно високо, за да разтвори неутроните и да образува странна кваркова звезда, но не достатъчно силно, за да поеме гравитацията.
Астрономите не очакват да намерят много странни звезди във Вселената, тези обекти трябва да са по-тежки от неутронните звезди, но по-леки от черните дупки и няма много място за маневриране. И тъй като не разбираме напълно физиката на странните звезди, ние дори не знаем точните маси, при които могат да съществуват странни звезди.
Но екип от астрономи наскоро разгледа GW190425, събитие с гравитационна вълна, причинено от сливането на две неутронни звезди, наблюдавано през 2019 г. Заедно с огромното количество гравитационни вълни, сливането на неутронни звезди води до образуването на килонова, експлозия, която е по-мощна от нормална нова, но по-слаба от свръхнова. Въпреки че астрономите не успяха да открият електромагнитен сигнал от това събитие, те наблюдаваха подобно събитие през 2017 г., което създаде както гравитационни вълни, така и радиация.
При сливането на две неутронни звезди има няколко варианта за развитие на събитията в зависимост от техните маси, спинове и ъгъл на сблъсък. Според теоретичните изчисления неутронните звезди могат да се унищожат една друга, да образуват черна дупка или да създадат малко по-масивна неутронна звезда.
И според ново проучване, тези космически сблъсъци могат да доведат до образуването на странна кваркова звезда.
Екипът изчисли, че масата на обекта, останал от сливането през 2019 г., е някъде между 3,11 и 3,54 слънчеви маси. Въз основа на най-доброто ни разбиране за структурата на неутронните звезди, това е твърде голяма маса и трябваше да избухне в черна дупка. Но също така попада в обхвата на масите, разрешени от структурните модели на тези странни звезди.
Твърде рано е да се каже дали 190425 GW2019 е първото ни наблюдение на рядка звезда със странен кварк, но бъдещи наблюдения (и повече теоретична работа) могат да помогнат на астрономите да определят местоположението на едно от тези екзотични същества.
Можете да помогнете на Украйна да се бори срещу руските нашественици. Най-добрият начин да направите това е да дарите средства на въоръжените сили на Украйна чрез Savelife или през официалната страница НБУ.
Прочетете също:
- Масивните звезди могат да „крадат“ планети
- Големият адронен колайдер помогна да се намери нов начин за измерване на масата на кварка