Для большой звезды смерть - что-то вроде сжатия. Как только ядерное топливо заканчивается, ее ядро коллапсирует, запуская драматический взрыв сверхновой звезды, волны которого распространяются во внешние слои. Оставшаяся масса – не что иное как холодная, сильно сжатая сфера, называемая нейтронной звездой, которая при достаточной массе окончательно схлопывается в черную дыру.
Огромные давления в нейтронных звездах означают, что все электроны и протоны соединились, так что остались только нейтроны. Около центра, согласно теории, эти нейтроны иногда разлагаются в море кварка, или так называемую странную кварковую материю, то есть материю, в которой примерно равное число u-, d- и s-кварков (последние иногда называют «странными», отсюда и название материи). Теория подразумевает, что в этом случае могло сформироваться устойчивое основное состояние ядерной материи, предполагающей существование автономных «кварковых звезд».
В настоящее время известно совсем немного кандидатов на роль кварковых звезд. Однако новые расчеты, сделанные международной группой теоретиков, дают более полную картину природы кварковых звезд и предполагают, что вычислить их гораздо проще, чем считалось ранее. «Главное заключение нашей работы состоит в том, что существует характерная черта, по которой возможно обнаружение кварковых звезд – устойчивая странная кварковая материя», - говорит Алекси Вуоринен из университета Билефельда в Германии.
Применение теории волнения
Вуоринен объединил силы с Алекси Куркела (Aleksi Kurkela) из Швейцарии и Полом Ромэчком (Paul Romatschke)из Вашингтона, чтобы исследовать, как давление странной кварковой материи зависит от ее плотности – отношение, описанное «уравнением состояния» звезды. Физики проводили подобные исследования и прежде, но только используя чрезвычайно упрощенные модели кварковых взаимодействий. Вместо этого группа Вуоринена использовала теорию волнения – способ, который продвигает к математическому решению пошагово, но в целом намного более точен.
В результате исследователи установили, что масса кварковой звезды может достигать 2,5 солнечных. При этом масса нейтронной звезды не превосходит двух солнечных. Таким образом, исследователи предполагают, что обнаружение компактного объекта, отличного от черной дыры, с массой свыше двух солнечных можно расценивать как серьезное доказательство существования кварковых звезд.
Такое обнаружение могло бы представлять немалый интерес для астрофизиков, потому что оно проливает свет на свойства странной кварковой материи. В отличие от горячей кварковой материи, или «кварковоглюоновой плазмы», которая может быть изучена в ускорителях частиц, подобных Большой Адронному Коллайдеру, странную кварковую материю невозможно создать в лабораторных условиях в настоящее время.
Спорные заключения
Томас Шэфер, кварковый физик из Государственного университета Северной Каролины в США, считает, что это – «очень интересный доклад», даже при том, что некоторые из заключений будут спорны. «Я склонен согласиться с тем, что говорят авторы [относительно потенциального размера звезд кварка]», - добавляет он. Но другие не настолько уверены. Марк Алфорд из Вашингтонского университета в Сент-Луи, Миссури, отмечает, что теория волнения, используемая группой Вуоринена, действительно точна только тогда, когда кварки в миллионы раз плотнее, чем в реальных нейтронных звездах. «Когда они говорят о нейтронных звездах, они экстраполируют свое вычисление в область, где это не надежно, - говорит он. – Однако это несомненно лучше того, что было доступно ранее... этот доклад - настоящий шаг вперед».
По материалам сайта physicsworld.com
1
