V vesolju morda obstajajo izredno gosti in eksotični hipotetični kozmični objekti, znani kot "čudne zvezde kvarkov". Medtem ko astrofiziki še naprej razpravljajo o obstoju zvezd kvarkov, je ekipa fizikov odkrila, da ima ostanek združitve nevtronske zvezde, ki so ga opazili leta 2019, natanko toliko mase, kot je potrebna za eno.
Ko zvezde umrejo, se njihova jedra tako skrčijo, da se spremenijo v nove vrste objektov. Na primer, ko bo Sonce končno izumrlo, bo za seboj pustilo belo pritlikavko, kroglo v velikosti planeta iz močno stisnjenih atomov ogljika in kisika. Ko še večje zvezde eksplodirajo v kataklizmičnih eksplozijah, imenovanih supernove, za seboj pustijo nevtronske zvezde. Ti neverjetno gosti objekti merijo le nekaj kilometrov, vendar je njihova masa lahko nekajkrat večja od Sončeve. Kot pove njihovo ime, so skoraj v celoti sestavljeni iz čistih nevtronov, zaradi česar so dejansko kilometrska atomska jedra.
Nevtronske zvezde so tako eksotične, da jih fiziki še niso povsem razumeli. Čeprav lahko opazujemo interakcijo nevtronskih zvezd s svojim okoljem in naredimo nekaj dobrih ugibanj o tem, kaj se zgodi s to nevtronsko snovjo blizu površine, ostaja sestava njihovih jeder nedosegljiva.
Težava je v tem, da nevtroni niso popolnoma osnovni delci. Čeprav se združujejo s protoni, da tvorijo atomska jedra, so nevtroni sami sestavljeni iz še manjših delcev, imenovanih kvarki.
Obstaja šest vrst, oz arome, kvarki: gor, dol, vrh, dno, čudno in šarm. Nevtron je sestavljen iz dveh spodnjih kvarkov in enega gornjega kvarka. Če sploščite preveč atomov skupaj, se bodo ti spremenili v velikansko kroglo nevtronov. Ali se bodo torej, če skupaj stisnete preveč nevtronov, spremenili v velikansko kroglo kvarkov?
Odgovori segajo od "mogoče" do "težko." Težava je v tem, da kvarki res ne marajo biti sami. Močna jedrska sila, ki veže kvarke v jedru, dejansko narašča z razdaljo. Če dva kvarka poskušate potegniti skupaj, se sila, ki ju vleče nazaj, poveča. Sčasoma postane gravitacijska energija med njima tako velika, da se v vakuumu pojavijo novi delci, med njimi tudi novi kvarki, ki se veselo povežejo z ločenimi.
Če bi želeli ustvariti makroskopski objekt iz zgornjih ali spodnjih kvarkov, ki sestavljajo nevtron, bi ta objekt eksplodiral zelo hitro in zelo silovito.
Morda pa obstaja način, ki uporablja nenavadne kvarke. Nenavadni kvarki so sami po sebi precej težki in ko se pustijo počivati, hitro razpadejo na lažje gornje in spodnje kvarke. Ko pa se združi veliko število kvarkov, se lahko fizika spremeni. Fiziki so odkrili, da se nenavadni kvarki lahko vežejo z zgornjimi in spodnjimi kvarki, da tvorijo trojčke, znane kot starlete, ki je lahko stabilen – a le pod ekstremnimi pritiski.
Če nevtronsko zvezdo preveč stisnemo, vsi nevtroni izgubijo svojo sposobnost podpiranja zvezde in ta eksplodira ter tvori črno luknjo. Lahko pa obstaja vmesna stopnja, kjer je tlak dovolj visok, da raztopi nevtrone in tvori nenavadno kvarkovo zvezdo, vendar ni dovolj močan, da bi ga prevzela gravitacija.
Astronomi ne pričakujejo, da bodo v vesolju našli veliko nenavadnih zvezd, ti predmeti bi morali biti težji od nevtronskih zvezd, vendar lažji od črnih lukenj, manevrskega prostora pa ni veliko. In ker ne razumemo popolnoma fizike nenavadnih zvezd, ne vemo niti natančnih mas, pri katerih lahko nenavadne zvezde obstajajo.
Toda skupina astronomov je pred kratkim preučila GW190425, dogodek gravitacijskih valov, ki ga je povzročila združitev dveh nevtronskih zvezd, opažena leta 2019. Skupaj z ogromno količino gravitacijskih valov združitev nevtronskih zvezd povzroči nastanek kilonove, eksplozije, ki je močnejša od običajne nove, a šibkejša od supernove. Čeprav astronomi niso mogli zaznati elektromagnetnega signala iz tega dogodka, so leta 2017 opazili podoben dogodek, ki je povzročil gravitacijske valove in sevanje.
Ko se dve nevtronski zvezdi združita, obstaja več možnosti za razvoj dogodkov, odvisno od njunih mas, vrtljajev in kota trka. Po teoretičnih izračunih lahko nevtronske zvezde druga drugo uničijo, tvorijo črno luknjo ali ustvarijo nekoliko masivnejšo nevtronsko zvezdo.
Glede na novo študijo bi ti kozmični trki lahko vodili do nastanka nenavadne zvezde kvark.
Skupina je ocenila, da je bila masa predmeta, ki je ostal od združitve leta 2019, nekje med 3,11 in 3,54 sončne mase. Na podlagi našega najboljšega razumevanja strukture nevtronskih zvezd je to prevelika masa in bi morala eksplodirati v črno luknjo. Vendar spada tudi v obseg mas, ki jih dovoljujejo strukturni modeli teh čudnih zvezd.
Prezgodaj je še reči, ali je 190425 GW2019 naše prvo opazovanje redke zvezde s čudnim kvarkom, toda prihodnja opazovanja (in več teoretičnega dela) lahko astronomom pomagajo natančno določiti lokacijo enega od teh eksotičnih bitij.
Lahko pomagate Ukrajini v boju proti ruskim okupatorjem. Najboljši način za to je donacija sredstev oboroženim silam Ukrajine prek Savelife ali preko uradne strani NBU.
Preberite tudi:
- Masivne zvezde lahko "ukradejo" planete
- Veliki hadronski trkalnik je pomagal najti nov način za merjenje mase kvarkov