Внутри нейтронных звезд нашли кварковое вещество

Ученые произвели новые расчеты, используя данные гравитационных волн и наблюдений за удивительно массивными нейтронными звездами. Их результаты намекают на захватывающий вывод — ядра самых массивных нейтронных звезд настолько плотные, что они разрушаются, превращаясь в кварковую материю.

Нейтронные звезды — это остатки умерших массивных звезд. Когда звезды становятся сверхновыми, большая часть их массы выбрасывается в космос, а оставшееся ядро превращается в невероятно плотный объект. Получающиеся в результате нейтронные звезды могут находиться в диапазоне между 1,1 и 2,3 солнечными массами, упакованными в плотную маленькую сферу всего 10–20 километров в ширину.

При переходе звезды в сверхновую, протоны и электроны сжимаются в нейтроны и нейтрино. Нейтрино уходят, оставляя нейтроны в таких условиях высокого давления, что они сливаются воедино, делая нейтронную звезду одним большим ядром, плотность которого в 100 триллионов раз превышает плотность воды в основании коры. По мере углубления плотность увеличивается, и именно здесь возникает идея о кварковой материи.

В течение нескольких десятилетий астрономы выдвигали гипотезу, согласно которой при достаточно высокой температуре и плотности нейтроны распадаются еще дальше на кварки. Кварки — это фундаментальные субатомные частицы, которые при объединении образуют составные частицы, такие как протоны и нейтроны.

Ученые использовали гравитационно-волновой сигнал столкновения нейтронных звезд в августе 2017 года и подтвердили свою гипотезу, обнаружив, что объекты не менее двух солнечных масс имеют характеристики, указывающие на наличие огромного ядра из кварков, более половины диаметра звезды.

Фото: Jyrki Hokkanen, CSC - IT Center for Science