Дуже дивні тіла. Ці зірки не схожі ні на що інше, що ви коли-небудь бачили

Наш Всесвіт може бути наповнений дуже незвичайними об'єктами, які називаються кварковими зірками. Вони схожі на звичайні нейтронні зірки, але водночас відрізняються від них. Поки що вчені не виявили такі гіпотетичні зірки, але це не означає, що вони не існують. Якщо їх виявити і вивчити, то це може призвести до відкриття абсолютно нової фізики. Про кваркові зірки розповів виданню Popular Mechanics космолог Пол Саттер з Університету Стоуні-Брук.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Нейтронні зірки

Астрофізики добре знають, як з'являються нейтронні зірки. Для цього потрібно, щоб зірка, розміром щонайменше у 8-10 разів більша за Сонце, наприкінці свого життя почала стискатися під дією власної гравітації. При цьому плазма стискається дуже швидко, електрони проникають всередину протонів і перетворюють їх на нейтрони. Якщо тиск занадто тиск занадто великий, то з'явиться чорна діра, але якщо відповідний для утворення нейтронної зірки, то частина плазми полетить у космос у результаті вибуху наднової. У підсумку залишиться маленький залишок колись величезної зірки діаметром приблизно в 20 км. Це і є нейтронна зірка.

При цьому цей маленький, один із найщільніших об'єктів у Всесвіті, має масу, яка в кілька разів більша за масу Сонця. При цьому нейтронні зірки мають просто величезну гравітацію. Нейтронні зірки майже повністю складаються з нейтронів, які стиснуті настільки сильно, що щільність цих зірок перевищує щільність ядра атома. Усередині нейтронних зірок також плавають протони й електрони.

Кварки

Нейтрони складаються з менших частинок — кварків. Загалом існує шість видів кварків: верхній, нижній, зачарований, істинний, чарівний і дивний. Найлегшими і найпоширенішими кварками є верхні та нижні. Два верхні кварки й один нижній утворюють протони, а два нижні кварки й один верхній утворюють нейтрони.

Тиск у ядрах нейтронних зірок настільки сильний, що нейтрони просто розчиняються. Це дозволяє верхнім і нижнім кваркам вільно переміщатися, але така конфігурація не є стабільною. Натомість вони швидко перетворюються на дивні кварки, які є більш стабільними.

Учені поки що не знають, чи є у нейтронних зірок ядро, яке складається з дивних кварків, адже фізика натронних зірок настільки складна і немає можливості зазирнути всередину цих зірок.

Теоретично в космосі може статися ситуація, коли наявна величезна зірка занадто велика, щоб створити нейтронну зірку і занадто маленька, щоб створити чорну діру. Чи може бути щось середнє? Самі нейтронні зірки з часом також перетворюються на чорні діри.

Кваркові зірки

Але ми не до кінця розуміємо фізику дивних кварків за екстремальної щільності. Можливо, вони здатні забезпечити стабільність таких об'єктів, як кваркові зірки. Такі дивні зірки, що складаються майже повністю з дивакуватих дивних кварків, які вільно плавають, будуть виглядати як звичайні нейтронні зірки. Але вони будуть меншими за розміром, їхня маса буде більшою, як і температура. Тож, можна припустити, що насправді багато нейтронних зірок, які мають трохи відмінні характеристики, насправді є добре замаскованими кварковими зірками.

Хоча астрофізики знають, як їх розрізнити. Обидва типи зірок швидко обертаються і випускають сильне випромінювання. Те, з чого складається така зірка, тобто це нейтронна матерія чи кваркова матерія, може змінити сигнатуру випромінювання і таким чином розкриє справжню природу об'єкта.

Ще кваркові зірки можна виявити за допомогою зіткнень між зірками. Іноді нейтронні зірки з'являються в подвійних зоряних системах і зрештою обидві зірки стикаються одна з одною. У результаті виникає вибух кілонової. Поки що вчені виявили занадто мало таких вибухів, щоб визначити, які зірки зіткнулися — нейтронні чи кваркові.

"Астрономи все ще шукають кваркові зірки. Однією з головних перешкод на шляху пошуку є те, що ми ще не до кінця розуміємо, як вони поводитимуться. Наших знань поки що недостатньо. Але ці кваркові зірки являють собою найекстремальнішу форму матерії за межами чорної діри, тому їхнє виявлення відкриває шлях до нової фізики", — каже Саттер.

Фокус уже писав про те, що вчені розповіли, що таке Великий вибух, що було до нього і як зникне Всесвіт.