Visumā var pastāvēt ārkārtīgi blīvi un eksotiski hipotētiski kosmiski objekti, kas pazīstami kā "dīvainās kvarku zvaigznes". Kamēr astrofiziķi turpina diskutēt par kvarku zvaigžņu esamību, fiziķu komanda ir atklājusi, ka 2019. gadā novērotās neitronu zvaigžņu saplūšanas paliekām ir tieši tāda masa, kāda nepieciešama, lai tā būtu.
Kad zvaigznes mirst, to kodoli saraujas tik ļoti, ka tie pārvēršas par jauna veida objektiem. Piemēram, kad Saule beidzot izmirs, tā aiz sevis atstās baltu punduri, planētas lieluma bumbu ar ļoti saspiestu oglekļa un skābekļa atomu. Kad vēl lielākas zvaigznes eksplodē kataklizmiskos sprādzienos, ko sauc par supernovām, tās atstāj neitronu zvaigznes. Šo neticami blīvo objektu diametrs ir tikai daži kilometri, taču to masa var vairākas reizes pārsniegt Saules masu. Kā norāda to nosaukums, tie gandrīz pilnībā sastāv no tīriem neitroniem, kas faktiski veido kilometrus garus atomu kodolus.
Neitronu zvaigznes ir tik eksotiskas, ka fiziķi tās vēl nav pilnībā izpratuši. Lai gan mēs varam novērot, kā neitronu zvaigznes mijiedarbojas ar savu vidi, un izdarīt dažus labus minējumus par to, kas notiek ar šo neitronu vielu virsmas tuvumā, to kodolu sastāvs joprojām ir nenotverams.
Problēma ir tā, ka neitroni nav pilnīgi fundamentālas daļiņas. Lai gan tie apvienojas ar protoniem, veidojot atomu kodolus, paši neitroni sastāv no vēl mazākām daļiņām, ko sauc par kvarkiem.
Ir seši veidi, vai aromāti, kvarki: uz augšu, uz leju, augšā, apakšā, dīvaini un šarms. Neitrons sastāv no diviem lejupejošiem kvarkiem un viena augšupvērstā kvarka. Ja jūs saplacināsit kopā pārāk daudz atomu, tie pārvērtīsies par milzīgu neitronu bumbu. Tātad, ja jūs saspiežat kopā pārāk daudz neitronu, vai tie pārvērtīsies par milzīgu kvarku bumbu?
Atbildes svārstās no "varbūt" līdz "tas ir grūti". Problēma ir tā, ka kvarkiem ļoti nepatīk būt vienam. Spēcīgais kodolspēks, kas saista kvarkus kodolā, faktiski palielinās līdz ar attālumu. Ja jūs mēģināt savilkt divus kvarkus kopā, spēks, kas tos velk atpakaļ, palielinās. Galu galā gravitācijas enerģija starp tām kļūst tik liela, ka vakuumā parādās jaunas daļiņas, tostarp jauni kvarki, kas laimīgi savienojas ar atdalītajiem.
Ja jūs vēlētos izveidot makroskopisku objektu no augšup vai lejup kvarkiem, kas veido neitronu, šis objekts eksplodētu ļoti ātri un ļoti spēcīgi.
Bet varbūt ir veids, kā izmantot dīvainus kvarkus. Dīvaini kvarki paši par sevi ir diezgan smagi, un, ļaujot tiem atpūsties, tie ātri sadalās vieglākos augšup un lejup kvarkos. Tomēr, apvienojot kopā lielu skaitu kvarku, fizika var mainīties. Fiziķi ir atklājuši, ka dīvaini kvarki var savienoties ar augšup un lejup kvarkiem, veidojot tripletus, kas pazīstami kā zvaigznes, kas var būt stabils, bet tikai ārkārtēja spiediena apstākļos.
Ja neitronu zvaigzni pārāk daudz saspiežat, visi neitroni zaudē spēju zvaigzni atbalstīt, un tā eksplodē, veidojot melno caurumu. Bet var būt starpposms, kad spiediens ir pietiekami augsts, lai izšķīdinātu neitronus un izveidotu dīvainu kvarku zvaigzni, bet nav pietiekami spēcīgs, lai gravitācija pārņemtu varu.
Astronomi negaida Visumā atrast daudz dīvainu zvaigžņu, šiem objektiem vajadzētu būt smagākiem par neitronu zvaigznēm, bet vieglākiem par melnajiem caurumiem, un nav daudz manevra iespējas. Un tā kā mēs pilnībā neizprotam dīvaino zvaigžņu fiziku, mēs pat nezinām precīzu masu, kādā dīvainas zvaigznes var pastāvēt.
Bet astronomu komanda nesen aplūkoja GW190425 — gravitācijas viļņu notikumu, ko izraisīja divu neitronu zvaigžņu saplūšana, kas novērota 2019. gadā. Kopā ar milzīgo gravitācijas viļņu daudzumu neitronu zvaigžņu saplūšanas rezultātā veidojas kilonova, sprādziens, kas ir spēcīgāks par parasto novu, bet vājāks par supernovu. Lai gan astronomi nespēja noteikt elektromagnētisko signālu no šī notikuma, viņi novēroja līdzīgu notikumu 2017. gadā, kas radīja gan gravitācijas viļņus, gan starojumu.
Saplūstot divām neitronu zvaigznēm, ir vairākas notikumu attīstības iespējas atkarībā no to masas, griešanās un sadursmes leņķa. Pēc teorētiskiem aprēķiniem neitronu zvaigznes var viena otru iznīcināt, izveidot melno caurumu vai izveidot nedaudz masīvāku neitronu zvaigzni.
Un saskaņā ar jaunu pētījumu šīs kosmiskās sadursmes var izraisīt dīvainas kvarku zvaigznes veidošanos.
Komanda lēsa, ka objekta masa, kas palikusi pāri no 2019. gada apvienošanās, bija no 3,11 līdz 3,54 saules masām. Pamatojoties uz mūsu labāko izpratni par neitronu zvaigžņu struktūru, tā ir pārāk liela masa, un tai vajadzēja eksplodēt melnajā caurumā. Bet tas ietilpst arī masu diapazonā, ko pieļauj šo dīvaino zvaigžņu strukturālie modeļi.
Ir pāragri spriest, vai 190425. gada GW2019 ir mūsu pirmais novērojums par retu zvaigzni ar dīvainu kvarku, taču turpmākie novērojumi (un vairāk teorētisko darbu) var palīdzēt astronomiem precīzi noteikt vienas no šīm eksotiskajām radībām atrašanās vietu.
Jūs varat palīdzēt Ukrainai cīnīties pret krievu iebrucējiem. Labākais veids, kā to izdarīt, ir ziedot līdzekļus Ukrainas bruņotajiem spēkiem Savelife vai izmantojot oficiālo lapu NBU.
Lasi arī:
- Masīvas zvaigznes var "nozagt" planētas
- Lielais hadronu paātrinātājs palīdzēja atrast jaunu veidu, kā izmērīt kvarku masu