
В недрата на неутронните звезди има странно вещество, наречено кваркова материя.
Доказателства за наличието й са открили финландски астрофизици комбинирайки теоретични прогнози на физиката на елементарните частици с експериментални измервания на гравитационни вълни от сблъсъци на неутронни звезди.
Работата на изследователите е публикувана в списанието Nature Physics.
Обикновената материя, която ни заобикаля, се състои от атоми с ядро от протони и неутрони и електронна обвивка. Но вътре в неутронните звезди, обикновената материя се свива в изключително плътна ядра. В такъв обект протоните и неутроните са така плътно подредени, че може да се счита за едно голямо ядро. Досега остава неясно дали такава ядрена материя в неутронните звезди може да се трансформира в още по-екзотично състояние - кварково и ако е така, при какви условия се случва това.
За да отговори на този въпрос, група изследователи от Финландия решават да комбинират експериментални наблюдения и теоретични изчисления. Преди това учените се опитваха да направят това с помощта на една компютърна симулация, но дори и най-мощният суперкомпютър не е в състояние да пресъздаде такъв модел.
В своята работа астрофизиците комбинират данните от гравитационно-вълновите наблюдения с резултатите от теоретичното моделиране, основано на физиката на елементарните частици и ядрената физика. Това даде възможност да се получи точното уравнение на състоянието на материята на неутронна звезда, което определя връзката между нейното налягане и плътността на енергията.
В нормалната материя протоните и неутроните се състоят от по 3 елементарни частици, наречени кварки и глуони, които ги слепват подобно на лепило. Но ако тази нормална материя е подложена на екстремни температури или налягане, тя става с много висока плътност и може да се "разтопи", позполявайки на свободните кварки да се носят навсякъде из тази материя. Това екзотично ново състояние е известно като кваркова материя.
Смята се, че това странно вещество, наречено кварк-глуонна плазма, изпълва Вселената около 20 микросекунди след Големия взрив, като се държи като изключително гореща течност, преди да се охлади в обикновената материя, която изпълва Вселената днес. В днешно време единствените места, които ще намерите кваркова материя, са при сблъсъци на частици в Големия адронен колайдер - и може би в сърцето на неутронните звезди.
Когато някои звезди умират, техните ядра колапсират, за да станат или черна дупка, или неутронна звезда. В последния случай този нов обект събира повече от масата на Слънцето в пространство с големина на град. Очевидно това създава изключителна плътност на материята, която отдавна на теория трябва да породи кваркова материя.
Според изследването веществото вътре в ядрата на най-масивните стабилни неутронни звезди има много по-голяма прилика с кваркова материя, отколкото с обикновената ядрена материя. Изчисленията показват, че в тези звезди диаметърът на ядрото на кварковото вещество може да надвишава половината от диаметъра на цялата неутронна звезда. Според учените обаче все още има много неoпределености, свързани с точната структура на неутронните звезди.
„Все още има малка, но ненулева вероятност всички неутронни звезди са съставени само от ядрена материя. Въпреки това успяхме да определим количествено какво е необходимо за прилагането на този сценарий. Показахме, че поведението на плътната ядрена материя трябва да е наистина екзотично. Например скоростта на звука трябва да е достигнала почти светлинната“, обяснява един от авторите на работата от Физическия факултет на Университета в Хелзинки, Алекси Вуоринен (Aleksi Vuorinen).
Справка: Evidence for quark-matter cores in massive neutron stars
Eemeli Annala, Tyler Gorda, Aleksi Kurkela, Joonas Nättilä & Aleksi Vuorinen
Nature Physics (2020). https://doi.org/10.1038/s41567-020-0914-9
Източник: Evidence of universe's oldest state of matter lurking inside neutron stars, New Atlas
Още по темата

Космос
Астрофизиците намериха 11 кандидати за кваркови екзопланети близо до пулсари

Космос
Сблъсъкът на неутронни звезди дава нова оценка на скоростта на разширяване на Вселената (видео)

Физика
Почина основателят на теорията за кварките Мъри Гел-Ман

Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари