astro.wikisort.org - Наука

Ква́рковая звезда́ — гипотетический космический объект, состоящий из так называемой «кварковой материи»[1]. Пока неясно, является ли переход вещества в кварковое состояние обратимым, то есть перейдёт ли кварковая материя обратно в нейтронную при уменьшении давления. Как показывает моделирование, в «кварковом газе», из которого, предположительно, состоит кварковая звезда, должно присутствовать большое количество s-кварков, поэтому иногда кварковые звёзды называют ещё и «странными» звёздами[2].

Гипотезу о существовании кварковых звёзд впервые предложили Д. Д. Иваненко и Д. Ф. Курдгелаидзе в 1965 году[1].

Формирование

Предполагается, что когда вырожденный газ, из которого состоят нейтронные звёзды, оказывается под достаточным давлением из-за гравитации звезды или сверхновой, создающей её, отдельные нейтроны распадаются на кварки (u-кварки и d-кварки), из которых они состоят, образуя таким образом кварковую материю. Это преобразование может быть ограничено только центром нейтронной звезды или трансформировать её целиком в зависимости от физических обстоятельств. Такие звёзды называют кварковыми.[3][4]

Свойства вещества

Дополнительные сведения: Единая теория поля, Хронология Большого взрыва

Данный тип объектов должен содержать вещество в состоянии, для которого одновременно действуют все четыре фундаментальных взаимодействия материи, известные современной физике:

1. Гравитационное взаимодействие;
2. Электромагнитное взаимодействие;
3. Слабое ядерное взаимодействие
4. Сильное ядерное взаимодействие.

В условиях, которые присутствуют внутри нейтронных звёзд, с чрезвычайно высокой плотностью, но температурой значительно ниже 10¹² К, кварковая материя, как предсказывает теория, будет обладать некоторыми специфическими характеристиками. К примеру, ожидается, что она будет вести себя как ферми-жидкость и будет присутствовать цветовая сверхпроводимость (англ.). Подобные экстремальные условия в настоящее время не могут быть воссозданы в лабораториях, поэтому подобное вещество нельзя изучить проведением прямых экспериментов.[5]

Кварковое вещество, состоящее из u- и d-кварков, имеет очень высокую энергию Ферми по сравнению с обычным атомарным веществом и стабильно только при экстремальных температурах и/или давлениях. Это говорит о том, что стабильными кварковыми звёздами могут быть только нейтронные звезды с ядром из кварковой материи.[6][7]

Странные звёзды

Согласно расчётам, высокая энергия Ферми, делающая обычную кварковую материю неустойчивой при низких температурах и давлениях, может быть существенно снижена путём преобразования достаточного количества u- и d-кварков в s-кварки. Этот вид кварковой материи называют странной материей. Гипотетические звёзды, состоящие из подобной материи, называют странными звёздами (англ.).[8]

Звёзды-кандидаты

По состоянию на 2022 год существование кварковых звёзд считается недоказанным. Существуют теоретические предпосылки к тому, что возможно преобразование нейтронных звёзд в кварковые[9]. Отбор пульсаров в кандидаты в кварковые звёзды осуществляется на основании результатов анализа их периода вращения на предмет возможного превышения предела скорости вращения нейтронных звёзд. Например, возможной кварковой звездой считается быстро вращающийся пульсар XTE J1739-285. Также масса таких объектов должна быть близка к верхнему пределу допустимых масс нейтронных звёзд и согласно последним исследованиям находится в пределах 2—2,5 M_☉[10]. Возможно состоящими из кварковой формы состояния материи считают следующие объекты:

• RX J1856.5-3754. Этот объект был изначально открыт как нейтронная звезда и находится на расстоянии в 150 световых лет от Солнечной системы, однако в 2002 году Дж. Дрейк (J. J. Drake) с коллегами с помощью уточнённых данных, полученных телескопом «Чандра», предположил, что тело может быть кварковой звездой, удалённой от Солнечной системы на расстояние около 400 световых лет, с радиусом 3,8—8,2 км (против 12 км у нейтронной)[11]. Это предположение, однако, впоследствии не подтвердилось. Новые наблюдения этой звезды подтвердили полученную Дрейком и др. оценку расстояния, однако улучшенный анализ спектра привёл к переоценке радиуса, оказавшегося существенно бо́льшим[12][13].
• Учёные из канадского университета в Калгари предполагают, что остаток обнаруженной 18 сентября 2006 года яркой сверхновой SN 2006gy, возможно, является кварковой звездой.
• Релятивистские объекты на месте сверхновых SN 2005gj^[en], SN 2005ap^[en] и ASASSN-15lh^[en].

HESS J1731-347

Уточнение параметров нейтронной звезды HESS J1731-347 проведенное в 2022 году, показало, что диаметр этого объекта составляет 10,4 километра, а масса — 0,77 M_☉, хотя нижним пределом массы нейтронных звезд считается величина в 1,1 M_☉. Таким образом, компактный космический объект HESS J1731-347 является либо самой легкой нейтронной звездой среди всех известных в настоящее время, либо первой открытой кварковая звездой[14].

Примечания

Литература

• Коккедэ Я. Теория кварков. — М.: Мир, 1971. — С. 27. — 341 с.
• Superdense QCD Matter and Compact Stars / Blaschke, David; Sedrakian, David. — Springer, 2003. — Т. 197. — (NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry). — ISBN 978-1-4020-3428-2. — doi:10.1007/1-4020-3430-X.
• Physics of neutron star interiors / Blaschke, David; Sedrakian, Armen; Glendenning, Norman K.. — Springer-Verlag, 2001. — Т. 578. — (Lecture Notes in Physics). — ISBN 978-3-540-42340-9. — doi:10.1007/3-540-44578-1.
• Lectures on quark matter / Plessas, Willibald; Mathelitsch, Leopold. — Springer, 2002. — Т. 583. — (Lecture Notes in Physics). — ISBN 978-3-540-43234-0. — doi:10.1007/3-540-45792-5.

Ссылки

• Популярная механика Архивная копия от 8 января 2013 на Wayback Machine
• Is RX J185635-375 a Quark Star? Архивная копия от 28 августа 2017 на Wayback Machine (англ.)
• Seeing 'Strange' Stars Архивная копия от 6 июня 2011 на Wayback Machine (англ.)
• Quark Stars Could Produce Biggest Bang Архивная копия от 19 ноября 2012 на Wayback Machine (англ.)
• Drake; Marshall; Dreizler; Freeman; Fruscione; Juda; Kashyap; Nicastro; Pease. Is RX J185635-375 a Quark Star? (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2002. — Vol. 572, no. 2. — P. 996—1001. — doi:10.1086/340368. — Bibcode: 2002ApJ...572..996D. — arXiv:astro-ph/0204159.
• Sagert, Irina; Wietoska, Mirjam; Schaffner-Bielich, Jurgen. Strange Exotic States and Compact Stars (англ.) // Journal of Physics G  (англ.) (рус.. — 2006. — Vol. 32, no. 12. — P. S241–S249. — doi:10.1088/0954-3899/32/12/S30. — Bibcode: 2006JPhG...32S.241S. — arXiv:astro-ph/0608317.

На других языках

---

[de] Quarkstern

Ein Quarkstern (auch englisch strange star ‚seltsamer Stern‘) ist ein hypothetisches kompaktes Objekt, das als Produkt einer Supernova (Quark-Nova) entstehen könnte. Im Quarkstern wäre die Materie so dicht gepackt, dass Neutronen ihre Identität verlieren und quasi-freie Quarks vorliegen würden (Quark-Gluon-Plasma). Die englische Bezeichnung rührt daher, dass diese Materie auch Strange-Quarks enthalten würde und damit der seltsamen Materie zuzuordnen wäre.

---

[es] Estrella de quarks

El término estrella de quarks es usado para denominar un hipotético tipo de estrella exótica en la cual, debido a la alta densidad, la materia existe en forma de quarks desconfinados. Lo anterior es comúnmente llamado un plasma de quarks-gluones.

---

- [ru] Кварковая звезда

---

---