Учені наблизилися до розгадки таємниці мертвих зірок: що у них насправді всередині

Автори нового дослідження, опублікованого в журналі Nature Communications, стали ближче до розгадки таємниці того, що ховається глибоко під поверхнею мертвих надщільних зірок, які називаються нейтронними зірками, пише Space.

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

Нейтронні зірки народжуються, коли в зірок із масою в 10-20 разів більшою, ніж у Сонця, закінчується паливо, необхідне для термоядерного синтезу в їхніх ядрах. Це призводить до втрати опору зірки внутрішньому тиску її власної гравітації. Тобто гравітація перемагає, і зірка починає руйнуватися. Зовнішній шар зірки внаслідок вибуху наднової відлітає в космос, а ядро стискається в маленьку сферу діаметром приблизно 20 км. Так виникає нейтронна зірка — надщільний об'єкт, що складається з екзотичної матерії.

Але з чого складається ця матерія, яка, ймовірно, не зустрічається більше ніде у Всесвіті? Чи можуть умови в найщільніших областях цих мертвих зірок створити абсолютно новий тип матерії, так звану холодну кваркову речовину, яка позбавлена протонів і нейтронів? На ці запитання складно відповісти, адже отримати зразок нейтронних зірок поки що неможливо через їхню далеку відстань від нас.

Але використовуючи наявні дані різноманітних спостережень, вчені створили за допомогою суперкомп'ютера модель внутрішнього устрою нейтронних зірок.

Аналіз нейтронних зірок показав, що існує ймовірність того, що ці тіла мають ядра, заповнені вільними кварками, які є фундаментальними субатомними частинками, що зазвичай трапляються лише зв'язаними разом в інших частинках, таких як протони та нейтрони.

Самі протони і нейтрони збираються разом, утворюючи ядра атомів, навколо яких розташовуються електрони. Але, на думку вчених, якщо ядра нейтронних зірок дійсно сповнені вільних кварків, вони складатимуться з екзотичної форми матерії, відомої як холодна кваркова матерія. А в холодній кварковій матерії окремі протони та нейтрони існувати не можуть. Отже, атоми не можуть існувати. Тільки кварки. Якщо це правда, то нейтронні зірки схожі на неймовірно величезні ядра атомів.

Моделювання вчених також припускає ймовірність менше 20% того, що матерія всередині нейтронних зірок зазнає швидкої зміни стану від ядерної матерії до кваркової матерії, майже як вода перетворюється на лід. Така швидка зміна матерії може дестабілізувати нейтронні зірки таким чином, що навіть крихітна кваркова матерія може стискатися і створювати чорну діру. Учені вважають, що існування ядер кваркової матерії можна підтвердити під час майбутніх досліджень нейтронних зірок.

Фокус уже писав про кваркові зірки і про те, як вони виникають і можуть змінити наше уявлення про будову Всесвіту.