Rendkívül sűrű és egzotikus hipotetikus kozmikus objektumok, úgynevezett "furcsa kvarkcsillagok" létezhetnek az univerzumban. Miközben az asztrofizikusok továbbra is vitatkoznak a kvarkcsillagok létezéséről, egy fizikuscsoport felfedezte, hogy a 2019-ben megfigyelt neutroncsillag-összeolvadás maradványa pontosan akkora tömeggel rendelkezik, mint amennyi ahhoz szükséges.
Amikor a csillagok meghalnak, magjuk annyira összehúzódik, hogy új típusú objektumokká alakulnak. Például, amikor a Nap végül kialszik, egy fehér törpét hagy maga után, egy bolygó méretű, erősen összenyomott szén- és oxigénatomokból álló labdát. Amikor még nagyobb csillagok kataklizmikus robbanásban, úgynevezett szupernóvában robbannak fel, neutroncsillagokat hagynak maguk után. Ezek a hihetetlenül sűrű objektumok csak néhány kilométer átmérőjűek, de tömegük többszöröse lehet a Napénak. Ahogy a nevük is sugallja, szinte teljes egészében tiszta neutronokból állnak, így valójában kilométer hosszú atommagokká válnak.
A neutroncsillagok annyira egzotikusak, hogy a fizikusok még nem értették meg őket teljesen. Bár megfigyelhetjük, hogyan lépnek kölcsönhatásba a neutroncsillagok a környezetükkel, és jól sejthetjük, mi történik ezzel a neutronanyaggal a felszín közelében, magjuk összetétele továbbra is megfoghatatlan.
A probléma az, hogy a neutronok nem teljesen alapvető részecskék. Bár protonokkal egyesülve atommagot képeznek, maguk a neutronok még kisebb részecskékből, úgynevezett kvarkokból állnak.
Hat fajtája van, ill aromák, kvarkok: up, down, top, bottom, weird, and charm. A neutron két le kvarkból és egy fel kvarkból áll. Ha túl sok atomot lapítunk össze, akkor óriási neutrongolyóvá alakulnak. Tehát ha túl sok neutront szorít össze, akkor óriási kvarkgolyóvá alakulnak?
A válaszok a "talán"-tól a "nehéz"-ig terjednek. A probléma az, hogy a kvarkok nem igazán szeretnek egyedül lenni. Az erős magerő, amely megköti a kvarkokat az atommagban, valójában a távolsággal növekszik. Ha megpróbálunk két kvarkot összehúzni, a visszahúzó erő megnő. Végül a gravitációs energia közöttük olyan nagy lesz, hogy a vákuumban új részecskék jelennek meg, köztük új kvarkok, amelyek boldogan kötődnek az elkülönültekhez.
Ha makroszkopikus objektumot akarna létrehozni a neutront alkotó fel vagy le kvarkokból, az az objektum nagyon gyorsan és nagyon hevesen felrobbanna.
De talán van mód furcsa kvark használatára. Önmagukban a furcsa kvarkok meglehetősen nehezek, és ha pihenni hagyják őket, gyorsan lebomlanak könnyebb fel és le kvarkokra. Ha azonban nagyszámú kvarkot egyesítenek, a fizika megváltozhat. A fizikusok felfedezték, hogy a furcsa kvarkok kötődhetnek az up és down kvarkokhoz, így hármasokat alkothatnak sztárok, ami lehet stabil – de csak extrém nyomás alatt.
Ha egy neutroncsillagot túlságosan összenyomunk, az összes neutron elveszíti a csillagot tartó képességét, és az felrobban, és fekete lyukat képez. De előfordulhat egy köztes szakasz, amikor a nyomás elég magas ahhoz, hogy feloldja a neutronokat és furcsa kvarkcsillagot képezzen, de nem elég erős ahhoz, hogy a gravitáció átvegye az uralmat.
A csillagászok nem számítanak arra, hogy sok furcsa csillagot találnak az univerzumban, ezeknek az objektumoknak nehezebbnek kell lenniük a neutroncsillagoknál, de könnyebbek a fekete lyukaknál, és nincs sok mozgástér. És mivel nem teljesen értjük a furcsa csillagok fizikáját, még azt sem tudjuk, hogy milyen tömeggel létezhetnek különös csillagok.
Egy csillagászcsoport azonban nemrég megvizsgálta a GW190425-öt, egy gravitációs hullám eseményt, amelyet két neutroncsillag egyesülése okozott 2019-ben. A hatalmas mennyiségű gravitációs hullám mellett a neutroncsillagok egyesülése kilonova kialakulásához vezet, egy robbanáshoz, amely erősebb, mint egy normál nóva, de gyengébb, mint egy szupernóva. Bár a csillagászok nem tudtak elektromágneses jelet észlelni ebből az eseményből, 2017-ben hasonló eseményt figyeltek meg, amely gravitációs hullámokat és sugárzást is okozott.
Ha két neutroncsillag egyesül, akkor tömegüktől, forgásuktól és ütközési szögüktől függően számos lehetőség van az események alakulására. Elméleti számítások szerint a neutroncsillagok elpusztíthatják egymást, fekete lyukat alkothatnak, vagy valamivel nagyobb tömegű neutroncsillagot hozhatnak létre.
Egy új tanulmány szerint pedig ezek a kozmikus ütközések egy furcsa kvarkcsillag kialakulásához vezethetnek.
A csapat becslése szerint a 2019-es egyesülésből megmaradt objektum tömege valahol 3,11 és 3,54 naptömeg között volt. A neutroncsillagok szerkezetének legjobb megértése alapján ez túl nagy tömeg, és fekete lyukká kellett volna robbannia. De ez is beleesik a furcsa csillagok szerkezeti modelljei által megengedett tömegtartományba.
Túl korai még megmondani, hogy a 190425-es GW2019 az első megfigyelésünk egy furcsa kvarkkal rendelkező ritka csillagról, de a jövőbeni megfigyelések (és további elméleti munka) segíthetnek a csillagászoknak meghatározni ezen egzotikus lények egyikének helyét.
Segíthet Ukrajnának az orosz megszállók elleni küzdelemben. Ennek legjobb módja, ha adományokat adományoz az ukrán fegyveres erőknek ezen keresztül Savelife vagy a hivatalos oldalon keresztül NBU.
Olvassa el még:
- A masszív csillagok képesek "ellopni" bolygókat
- A Large Hadron Collider segített új módszert találni a kvark tömegének mérésére