Ekstremno gusti i egzotični hipotetički kosmički objekti poznati kao "čudne kvarkove zvijezde" mogu postojati u svemiru. Dok astrofizičari nastavljaju raspravljati o postojanju kvark zvijezda, tim fizičara je otkrio da ostatak spajanja neutronskih zvijezda uočen 2019. ima upravo potrebnu masu da bude jedan.
Kada zvijezde umru, njihova jezgra se toliko skupljaju da se pretvaraju u nove vrste objekata. Na primjer, kada Sunce konačno izumre, iza sebe će ostaviti bijeli patuljak, kuglu veličine planete od visoko komprimiranih atoma ugljika i kisika. Kada čak i veće zvijezde eksplodiraju u kataklizmičkim eksplozijama zvanim supernove, one za sobom ostavljaju neutronske zvijezde. Ovi neverovatno gusti objekti su samo nekoliko kilometara u prečniku, ali njihova masa može biti nekoliko puta veća od Sunčeve. Kao što im ime govori, sastoje se gotovo u potpunosti od čistih neutrona, što ih čini zapravo kilometarskim atomskim jezgrama.
Neutronske zvijezde su toliko egzotične da ih fizičari još nisu u potpunosti razumjeli. Iako možemo promatrati kako neutronske zvijezde stupaju u interakciju sa svojom okolinom i napraviti neke dobre pretpostavke o tome šta se dešava s ovom neutronskom materijom blizu površine, sastav njihovih jezgara ostaje nedostižan.
Problem je u tome što neutroni nisu potpuno fundamentalne čestice. Iako se kombinuju s protonima u atomsku jezgru, sami neutroni se sastoje od još manjih čestica koje se nazivaju kvarkovi.
Postoji šest vrsta, odnosno arome, kvarkovi: gore, dolje, vrh, dno, čudan i šarm. Neutron se sastoji od dva donja kvarka i jednog goreg kvarka. Ako spljoštite previše atoma zajedno, oni će se pretvoriti u ogromnu kuglu neutrona. Dakle, ako stisnete previše neutrona zajedno, hoće li se oni pretvoriti u ogromnu loptu kvarkova?
Odgovori se kreću od "možda" do "teško je". Problem je u tome što kvarkovi zaista ne vole biti sami. Jaka nuklearna sila, koja veže kvarkove u jezgri, zapravo raste s rastojanjem. Ako pokušate da povučete dva kvarka zajedno, povećava se sila koja ih vuče nazad. Na kraju, gravitaciona energija između njih postaje tolika da se u vakuumu pojavljuju nove čestice, uključujući i nove kvarkove, koji se sretno vežu za razdvojene.
Ako biste željeli stvoriti makroskopski objekt od gore ili dolje kvarkova koji čine neutron, taj bi objekt eksplodirao vrlo brzo i vrlo nasilno.
Ali možda postoji način koji koristi čudne kvarkove. Sami po sebi, čudni kvarkovi su prilično teški, a kada im se dopusti da miruju, brzo se raspadaju u lakše gore-dole kvarkove. Međutim, kada se veliki broj kvarkova spoji zajedno, fizika se može promijeniti. Fizičari su otkrili da se čudni kvarkovi mogu povezati s kvarkovima gore i dolje kako bi formirali trojke poznate kao starlete, koji može biti stabilan - ali samo pod ekstremnim pritiscima.
Ako previše komprimirate neutronsku zvijezdu, svi neutroni gube svoju sposobnost da podrže zvijezdu i ona eksplodira i formira crnu rupu. Ali može postojati srednja faza u kojoj je pritisak dovoljno visok da rastvori neutrone i formira čudnu kvark zvezdu, ali nije dovoljno jak da gravitacija preuzme.
Astronomi ne očekuju da će pronaći mnogo čudnih zvijezda u svemiru, ovi objekti bi trebali biti teži od neutronskih zvijezda, ali lakši od crnih rupa, i nema puno prostora za manevar. A pošto ne razumijemo u potpunosti fiziku čudnih zvijezda, ne znamo čak ni točne mase u kojima čudne zvijezde mogu postojati.
Ali tim astronoma je nedavno pogledao GW190425, događaj gravitacionog talasa uzrokovan spajanjem dvije neutronske zvijezde uočeno 2019. Zajedno s ogromnom količinom gravitacijskih valova, spajanje neutronskih zvijezda rezultira formiranjem kilonove, eksplozije koja je snažnija od normalne nove, ali slabija od supernove. Iako astronomi nisu bili u mogućnosti da otkriju elektromagnetski signal ovog događaja, oni su 2017. primijetili sličan događaj koji je proizveo i gravitacijske valove i zračenje.
Kada se dvije neutronske zvijezde spoje, postoji nekoliko opcija za razvoj događaja u zavisnosti od njihove mase, okretanja i ugla sudara. Prema teorijskim proračunima, neutronske zvijezde mogu jedna drugu uništiti, formirati crnu rupu ili stvoriti nešto masivnije neutronske zvijezde.
A prema novoj studiji, ovi kosmički sudari bi mogli dovesti do formiranja čudne kvarkove zvijezde.
Tim je procijenio da je masa objekta koja je ostala nakon spajanja 2019. bila između 3,11 i 3,54 solarne mase. Na osnovu našeg najboljeg razumijevanja strukture neutronskih zvijezda, to je prevelika masa i trebala je eksplodirati u crnu rupu. Ali takođe spada u raspon masa koje dozvoljavaju strukturni modeli ovih čudnih zvijezda.
Prerano je reći da li je 190425 GW2019 naše prvo opažanje rijetke zvijezde sa čudnim kvarkom, ali buduća opažanja (i više teorijskog rada) mogu pomoći astronomima da odrede lokaciju jednog od ovih egzotičnih stvorenja.
Možete pomoći Ukrajini u borbi protiv ruskih osvajača. Najbolji način da to učinite je da donirate sredstva Oružanim snagama Ukrajine putem Savelife ili preko službene stranice NBU.
Pročitajte također:
- Masivne zvezde mogu da "ukradu" planete
- Veliki hadronski sudarač pomogao je da se pronađe novi način mjerenja mase kvarka