Неутронните звезди оглавяват списъка с най-вкусни обекти във Вселената. Първо, бе гъстата “ядрена паста” под кората им. А сега се появяват нови доказателства, че ядрата на повечето масивни неутронни звезди са съставени от екзотичен бульон от субатомни частици, наречени кварки.

Физици извършиха нови изчисления, използвайки данни от гравитационни вълни, засечени за пръв път от сблъсък на наутронна звезда през август 2017, наред с наблюдения на необичайно масивни неутронни звезди. Заключенията им подсказват, че ядрата на най-масивните неутронни звезди са толкова плътни, че атомните ядра престават да съществуват, кондензерайки се в кваркова материя.

Потвърждението на наличието на кваркови ядра във вътрешността на наутронните звезди, бе основна цел на физиците, откак подобна вероятността бе допусната за пръв път преди около 40 години.

Неутронните звезди са на практика мъртви – останки от масивни звезди от около 8 - 30 слънчеви маси. При превръщането на тези звезди в свръхнови, голяма част от масата им се разсейва в пространството, а ядрото се превръща в обект с огромна плътност.

Резултатът е неутронна звезда от около 1.1 и 2.3 слънчеви маси, събрана в малка, плътна сфера с диаметър около 10-20 км.

5 големи неутронни звезди, всяка от които по-масивна от слънцето, биха се побрали в Адриановия вал.

При образуването на свръхнова, протоните и електроните в атомите, съставляващи обекта, биват компресирани в неутрони и неутрино. Неутринотата успяват да се измъкнат, което поставя неутроните под толкова голямо налягане, че те започват да се сливат, превръщайки неутронната звезда в едно голямо ядро, с плътност над 100 трилиона пъти по-висока от тази на водата в основата на кората.

Очакванията на учените са плътността да се увеличава в дълбочина, и ето тук се намесва идеята за кварковите ядра. Кварките са фундаментални субатомни частици, които се комбинират, за да образуват други частици като протоните и неутроните.

В продължение на няколко десетилетия, астрономите смятаха, че при наличието на достатъчно топлина и плътност, неутроните се разпадат на съставните си кварки и образуват бульон от кварки.

Трудно е да се определи какво има във вътрешността на неутронна звезда. Затова регистрираният през август 2017 сблъсък на GW170817 бе вълнуващ за астрономите - начинът, по който двете звезди се променили с приближаването си една към друга до такава степен, че да се деформират гравитационно, би могъл да разкрие повече за вътрешната им структура.

Изследователите използвали познанията си за гравитационните вълни от споменатия сблъсък и теоретични резултати от физиката на частиците, за да направят изчисленията си. Открили, че масивни неутронните звезди от поне 2 слънчеви маси, демонстрират характеристики, подсказващи наличието на огромно ядро от кваркова материя – с големина над половината от целия диаметър на неутронната звезда.

Изчисленията показали, че трябва да се случва нещо наистина странно, ако ядрата на тези звезди не са изградени от кваркова материя.

Съществува вероятност, макар и малка, всички неутронни звезди да са съставени само от ядрена материя.

Откритието на кваркова материя във вътрешността на неутронна звезда е вълнуващо не просто само по себе си – то може да ни помогне да научим повече за най-ранните моменти от раждането на вселената.

Космолозите вярват, че за няколко микросекунди след Големия взрив, известни като кваркова епоха, вселената е била изпълнена от горещ бульон от кварк-глуонна плазма, която бързо се сляла в адрони.

В наши дни кварки можем да наблюдаваме само за кратко при експерименти в адронни колайдери.

Източник: sciencealert.com