Εξαιρετικά πυκνά και εξωτικά υποθετικά κοσμικά αντικείμενα γνωστά ως «παράξενα αστέρια κουάρκ» μπορεί να υπάρχουν στο σύμπαν. Ενώ οι αστροφυσικοί συνεχίζουν να συζητούν την ύπαρξη αστεριών κουάρκ, μια ομάδα φυσικών ανακάλυψε ότι το υπόλοιπο μιας συγχώνευσης άστρων νετρονίων που παρατηρήθηκε το 2019 έχει ακριβώς τη μάζα που χρειάζεται για να είναι μία.
Όταν τα αστέρια πεθαίνουν, οι πυρήνες τους συστέλλονται τόσο πολύ που μετατρέπονται σε νέους τύπους αντικειμένων. Για παράδειγμα, όταν ο Ήλιος τελικά πεθάνει, θα αφήσει πίσω του έναν λευκό νάνο, μια μπάλα μεγέθους πλανήτη με εξαιρετικά συμπιεσμένα άτομα άνθρακα και οξυγόνου. Όταν ακόμη μεγαλύτερα αστέρια εκρήγνυνται σε κατακλυσμικές εκρήξεις που ονομάζονται σουπερνόβα, αφήνουν πίσω τους αστέρια νετρονίων. Αυτά τα απίστευτα πυκνά αντικείμενα έχουν μόνο λίγα χιλιόμετρα πλάτος, αλλά η μάζα τους μπορεί να είναι αρκετές φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, αποτελούνται σχεδόν εξ ολοκλήρου από καθαρά νετρόνια, καθιστώντας τους στην πραγματικότητα ατομικούς πυρήνες μήκους χιλιομέτρων.
Τα αστέρια νετρονίων είναι τόσο εξωτικά που οι φυσικοί δεν τα έχουν ακόμη κατανοήσει πλήρως. Παρόλο που μπορούμε να παρατηρήσουμε πώς αλληλεπιδρούν τα αστέρια νετρονίων με το περιβάλλον τους και να κάνουμε μερικές καλές εικασίες για το τι συμβαίνει σε αυτήν την ύλη νετρονίων κοντά στην επιφάνεια, η σύνθεση των πυρήνων τους παραμένει άγνωστη.
Το πρόβλημα είναι ότι τα νετρόνια δεν είναι εντελώς θεμελιώδη σωματίδια. Αν και συνδυάζονται με πρωτόνια για να σχηματίσουν ατομικούς πυρήνες, τα ίδια τα νετρόνια αποτελούνται από ακόμη μικρότερα σωματίδια που ονομάζονται κουάρκ.
Υπάρχουν έξι τύποι, ή αρώματα, κουάρκ: πάνω, κάτω, πάνω, κάτω, περίεργα και γοητεία. Ένα νετρόνιο αποτελείται από δύο κουάρκ κάτω και ένα επάνω κουάρκ. Εάν ισοπεδώσετε πάρα πολλά άτομα μαζί, θα μετατραπούν σε μια γιγάντια μπάλα νετρονίων. Έτσι, εάν συμπιέσετε πάρα πολλά νετρόνια μαζί, θα μετατραπούν σε μια γιγάντια μπάλα κουάρκ;
Οι απαντήσεις κυμαίνονται από «ίσως» έως «είναι δύσκολο». Το πρόβλημα είναι ότι στα κουάρκ δεν αρέσει πραγματικά να είναι μόνοι. Η ισχυρή πυρηνική δύναμη, που δεσμεύει τα κουάρκ στον πυρήνα, στην πραγματικότητα αυξάνεται με την απόσταση. Αν προσπαθήσετε να τραβήξετε δύο κουάρκ μαζί, η δύναμη που τα τραβά προς τα πίσω αυξάνεται. Τελικά, η βαρυτική ενέργεια μεταξύ τους γίνεται τόσο μεγάλη που νέα σωματίδια εμφανίζονται στο κενό, συμπεριλαμβανομένων νέων κουάρκ, τα οποία συνδέονται ευτυχώς με τα διαχωρισμένα.
Εάν θέλατε να δημιουργήσετε ένα μακροσκοπικό αντικείμενο από τα πάνω ή τα κάτω κουάρκ που αποτελούν ένα νετρόνιο, αυτό το αντικείμενο θα εκραγεί πολύ γρήγορα και πολύ βίαια.
Ίσως όμως υπάρχει τρόπος που χρησιμοποιεί περίεργα κουάρκ. Από μόνα τους, τα περίεργα κουάρκ είναι αρκετά βαριά και όταν αφήνονται να ξεκουραστούν, γρήγορα διασπώνται σε ελαφρύτερα κουάρκ. Ωστόσο, όταν συνδυάζονται μεγάλοι αριθμοί κουάρκ, η φυσική μπορεί να αλλάξει. Οι φυσικοί ανακάλυψαν ότι τα περίεργα κουάρκ μπορούν να συνδεθούν με κουάρκ πάνω και κάτω για να σχηματίσουν τρίδυμα γνωστά ως στάρλετς, το οποίο μπορεί να είναι σταθερό - αλλά μόνο κάτω από ακραίες πιέσεις.
Εάν συμπιέσετε πολύ ένα αστέρι νετρονίων, όλα τα νετρόνια χάνουν την ικανότητά τους να υποστηρίζουν το αστέρι και αυτό εκρήγνυται για να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα. Αλλά μπορεί να υπάρχει ένα ενδιάμεσο στάδιο όπου η πίεση είναι αρκετά υψηλή για να διαλύσει τα νετρόνια και να σχηματίσει ένα περίεργο αστέρι κουάρκ, αλλά όχι αρκετά ισχυρό για να κυριαρχήσει η βαρύτητα.
Οι αστρονόμοι δεν περιμένουν να βρουν πολλά παράξενα αστέρια στο σύμπαν, αυτά τα αντικείμενα θα πρέπει να είναι βαρύτερα από τα αστέρια νετρονίων αλλά ελαφρύτερα από τις μαύρες τρύπες και δεν υπάρχει πολύς χώρος για ελιγμούς. Και επειδή δεν κατανοούμε πλήρως τη φυσική των παράξενων αστεριών, δεν γνωρίζουμε καν τις ακριβείς μάζες στις οποίες μπορούν να υπάρχουν παράξενα αστέρια.
Αλλά μια ομάδα αστρονόμων εξέτασε πρόσφατα το GW190425, ένα συμβάν βαρυτικών κυμάτων που προκλήθηκε από τη συγχώνευση δύο άστρων νετρονίων που παρατηρήθηκαν το 2019. Μαζί με την τεράστια ποσότητα βαρυτικών κυμάτων, η συγχώνευση των άστρων νετρονίων οδηγεί στο σχηματισμό μιας κιλόνοβας, μιας έκρηξης που είναι πιο ισχυρή από μια κανονική νέα αλλά πιο αδύναμη από μια σουπερνόβα. Αν και οι αστρονόμοι δεν μπόρεσαν να ανιχνεύσουν ένα ηλεκτρομαγνητικό σήμα από αυτό το γεγονός, παρατήρησαν ένα παρόμοιο γεγονός το 2017 που παρήγαγε τόσο βαρυτικά κύματα όσο και ακτινοβολία.
Όταν δύο αστέρια νετρονίων συγχωνεύονται, υπάρχουν πολλές επιλογές για την εξέλιξη των γεγονότων ανάλογα με τις μάζες, τις περιστροφές και τη γωνία σύγκρουσής τους. Σύμφωνα με τους θεωρητικούς υπολογισμούς, τα αστέρια νετρονίων μπορούν να καταστρέψουν το ένα το άλλο, να σχηματίσουν μια μαύρη τρύπα ή να δημιουργήσουν ένα ελαφρώς πιο μαζικό αστέρι νετρονίων.
Και σύμφωνα με μια νέα μελέτη, αυτές οι κοσμικές συγκρούσεις θα μπορούσαν να οδηγήσουν στο σχηματισμό ενός παράξενου άστρου κουάρκ.
Η ομάδα εκτίμησε ότι η μάζα του αντικειμένου που απέμεινε από τη συγχώνευση του 2019 ήταν κάπου μεταξύ 3,11 και 3,54 ηλιακές μάζες. Με βάση την καλύτερη κατανόηση της δομής των άστρων νετρονίων, αυτή είναι πάρα πολύ μεγάλη μάζα και θα έπρεπε να είχε εκραγεί σε μια μαύρη τρύπα. Αλλά εμπίπτει επίσης στο εύρος των μαζών που επιτρέπεται από τα δομικά μοντέλα αυτών των παράξενων αστεριών.
Είναι πολύ νωρίς για να πούμε εάν το 190425 GW2019 είναι η πρώτη μας παρατήρηση ενός σπάνιου αστέρα με ένα παράξενο κουάρκ, αλλά μελλοντικές παρατηρήσεις (και περισσότερες θεωρητικές εργασίες) μπορεί να βοηθήσουν τους αστρονόμους να εντοπίσουν τη θέση ενός από αυτά τα εξωτικά πλάσματα.
Μπορείτε να βοηθήσετε την Ουκρανία να πολεμήσει ενάντια στους Ρώσους εισβολείς. Ο καλύτερος τρόπος για να γίνει αυτό είναι να δωρίσετε χρήματα στις Ένοπλες Δυνάμεις της Ουκρανίας μέσω Savelife ή μέσω της επίσημης σελίδας NBU.
Διαβάστε επίσης:
- Τα τεράστια αστέρια μπορούν να «κλέψουν» πλανήτες
- Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων βοήθησε να βρεθεί ένας νέος τρόπος μέτρησης της μάζας κουάρκ