Дивна кваркова зірка, можливо, утворилася в результаті щасливого космічного злиття
Всесвіт може містити надзвичайно щільні та екзотичні гіпотетичні космічні об’єкти, відомі як дивні кваркові зірки. Поки астрофізики продовжують сперечатися про існування кваркових зірок, команда фізиків виявила, що залишок злиття нейтронної зірки, який спостерігався у 2019 році, має саме ту масу, щоб бути однією з цих дивних кваркових зірок.
Коли зірки вмирають, їх ядра стискаються до таких неймовірних ступенів, що вони стають абсолютно новими типами об’єктів. Наприклад, коли Сонце нарешті згасне, воно залишить після себе білий карлик — кулю розміром з планету з сильно стиснутих атомів вуглецю та кисню. Коли ще більші зірки вибухають в результаті катаклізмів, які називаються надновими, вони залишають після себе нейтронні зірки. Ці неймовірно щільні об’єкти та можуть важити в кілька разів більше маси Сонця. Як випливає з їхньої назви, вони майже повністю складаються з чистих нейтронів, що робить їх, по суті, атомними ядрами кілометрової ширини.
Нейтронні зірки настільки екзотичні, що фізики ще не до кінця їх розуміють. Хоча ми можемо спостерігати, як нейтронні зорі взаємодіють з навколишнім середовищем, і робити деякі припущення щодо того, що відбувається з усією цією нейтронною матерією біля поверхні, склад їхніх ядер залишається невловимим.
Проблема полягає в тому, що нейтрони не є повністю фундаментальними частинками. Попри те, що вони об’єднуються з протонами, утворюючи атомні ядра, самі нейтрони складаються з ще менших частинок, які називаються кварками.
Існує шість видів, або “смаків”, кварків: верхній, нижній, верхній, нижній, дивний і чарівний. Нейтрон складається з двох нижніх кварків і одного верхнього. Якщо стиснути занадто багато атомів разом, вони знову перетворяться на гігантську кулю нейтронів. Отже, якщо зіштовхнути занадто багато нейтронів разом, чи не перетворяться вони на гігантську кулю з кварків?
Відповіді варіюються від “можливо” до “це складно”. Проблема в тому, що кваркам дуже не подобається бути на самоті. Сильна ядерна сила, яка зв’язує кварки в ядрі, насправді зростає з відстанню. Якщо спробувати зблизити два кварки, то сила, що відтягує їх назад, зростає. Зрештою, енергія притягання між ними стає настільки великою, що у вакуумі з’являються нові частинки, в тому числі нові кварки, які із задоволенням зв’язуються з роз’єднаними.
Якби ви створили макроскопічний об’єкт з висхідних або низхідних кварків, які складають нейтрон, цей об’єкт вибухнув би дуже швидко і дуже сильно.
Але може існувати шлях з використанням дивних кварків. Самі по собі дивні кварки досить важкі, і коли їх залишають наодинці, вони швидко розпадаються на більш легкі верхні та нижні кварки. Однак, коли велика кількість кварків групується разом, фізика може змінитися. Фізики виявили, що дивні кварки можуть зв’язуватися з більш легкими кварками, утворюючи потрійні кварки, відомі як “стренджлети”, які можуть бути стабільними – але лише за екстремальних тисків. На кшталт тиску на крок вище нейтронної зірки.
