Afar þétt og framandi tilgáta geimfyrirbæri sem kallast „furðulegar kvarkstjörnur“ kunna að vera til í alheiminum. Á meðan stjarneðlisfræðingar halda áfram að deila um tilvist kvarkstjarna hefur hópur eðlisfræðinga uppgötvað að leifar nifteindastjörnusamruna sem sást árið 2019 hefur nákvæmlega þann massa sem þarf til að vera einn.
Þegar stjörnur deyja dragast kjarni þeirra svo saman að þeir breytast í nýjar tegundir fyrirbæra. Til dæmis, þegar sólin deyr loksins út mun hún skilja eftir sig hvítan dverg, bolta á stærð við plánetu af mjög þjöppuðum kolefnis- og súrefnisatómum. Þegar jafnvel stærri stjörnur springa í hörmulegum sprengingum sem kallast sprengistjörnur skilja þær eftir sig nifteindastjörnur. Þessi ótrúlega þéttu fyrirbæri eru aðeins nokkra kílómetra í þvermál en massi þeirra getur verið margfalt meiri en sólin. Eins og nafnið gefur til kynna eru þær nær eingöngu samsettar úr hreinum nifteindum, sem gerir þær í raun og veru kílómetra langar atómkjarna.
Nifteindastjörnur eru svo framandi að eðlisfræðingar hafa ekki enn skilið þær að fullu. Þó að við getum fylgst með hvernig nifteindastjörnur hafa samskipti við umhverfi sitt og getið okkur góðar getgátur um hvað verður um þetta nifteindaefni nálægt yfirborðinu, þá er samsetning kjarna þeirra enn fáránleg.
Vandamálið er að nifteindir eru ekki algjörlega grundvallaragnir. Þrátt fyrir að þær sameinast róteindum til að mynda atómkjarna eru nifteindir sjálfar úr enn minni ögnum sem kallast kvarkar.
Það eru sex tegundir, eða ilmur, kvarkar: upp, niður, toppur, botn, skrítinn og sjarmi. Nifteind samanstendur af tveimur niður-kvarki og einum upp-kvarki. Ef þú flettir of mörg atóm saman munu þau breytast í risastóra nifteindakúlu. Þannig að ef þú kreistir of margar nifteindir saman, munu þær breytast í risastóra kúlu af kvarkum?
Svörin eru allt frá „kannski“ til „það er erfitt“. Vandamálið er að kvarkar líkar ekki við að vera einir. Hinn sterki kjarnakraftur, sem bindur kvarkana í kjarnanum, eykst í raun með fjarlægðinni. Ef þú reynir að draga tvo kvarka saman eykst krafturinn sem dregur þá til baka. Að lokum verður þyngdarorkan á milli þeirra svo mikil að nýjar agnir birtast í lofttæminu, þar á meðal nýir kvarkar, sem tengjast glaðir við hina aðskildu.
Ef þú vildir búa til stórsæjan hlut úr upp eða niður kvarkum sem mynda nifteind, myndi sá hlutur springa mjög hratt og mjög kröftuglega.
En kannski er til leið sem notar undarlega kvarka. Ein og sér eru undarlegir kvarkar ansi þungir og þegar þeir fá að hvíla sig rotna þeir fljótt í léttari upp og niður kvarka. Hins vegar, þegar mikill fjöldi kvarka er sameinaður saman, getur eðlisfræðin breyst. Eðlisfræðingar hafa uppgötvað að undarlegir kvarkar geta tengst upp og niður kvarkum til að mynda þríbura sem kallast stjörnur, sem getur verið stöðugt - en aðeins undir miklum þrýstingi.
Ef þú þjappar nifteindastjörnu of mikið saman missa allar nifteindirnar getu sína til að styðja stjörnuna og hún springur og myndar svarthol. En það getur verið millistig þar sem þrýstingurinn er nógu mikill til að leysa upp nifteindir og mynda undarlega kvarkstjörnu, en ekki nógu sterkt til að þyngdaraflið taki við.
Stjörnufræðingar búast ekki við að finna margar undarlegar stjörnur í alheiminum, þessi fyrirbæri ættu að vera þyngri en nifteindastjörnur en léttari en svarthol og það er ekki mikið svigrúm til aðgerða. Og þar sem við skiljum ekki eðlisfræði undarlegra stjarna til fulls, vitum við ekki einu sinni nákvæmlega massann þar sem undarlegar stjörnur geta verið til.
En hópur stjörnufræðinga skoðaði nýlega GW190425, þyngdarbylgjuatburð sem orsakast af samruna tveggja nifteindastjarna sem sást árið 2019. Samhliða gríðarlegu magni þyngdarbylgna leiðir samruni nifteindastjarna til myndunar kílónóu, sprengingar sem er öflugri en venjuleg nýstjarna en veikari en sprengistjarna. Þrátt fyrir að stjörnufræðingar hafi ekki getað greint rafsegulmerki frá þessum atburði, sáu þeir svipaðan atburð árið 2017 sem framleiddi bæði þyngdarbylgjur og geislun.
Þegar tvær nifteindastjörnur sameinast eru nokkrir möguleikar á þróun atburða eftir massa þeirra, snúningi og árekstrahorni. Samkvæmt fræðilegum útreikningum geta nifteindastjörnur eyðilagt hver aðra, myndað svarthol eða búið til aðeins massameiri nifteindastjörnu.
Og samkvæmt nýrri rannsókn gætu þessir alheimsárekstrar leitt til myndunar undarlegrar kvarkstjörnu.
Teymið áætlaði að massi hlutarins sem eftir var af sameiningunni 2019 væri einhvers staðar á milli 3,11 og 3,54 sólmassar. Miðað við besta skilning okkar á byggingu nifteindastjarna er þetta of mikill massi og ætti að hafa sprungið í svarthol. En það fellur líka innan massasviðs sem leyfilegt er samkvæmt byggingarlíkönum þessara undarlegu stjarna.
Það er of snemmt að segja til um hvort 190425 GW2019 sé fyrsta athugun okkar á sjaldgæfri stjörnu með undarlegum kvarki, en framtíðarathuganir (og meira fræðileg vinna) gætu hjálpað stjörnufræðingum að finna staðsetningu einnar af þessum framandi verum.
Þú getur hjálpað Úkraínu að berjast gegn rússnesku innrásarhernum. Besta leiðin til að gera þetta er að gefa fé til hersins í Úkraínu í gegnum Bjarga lífi eða í gegnum opinberu síðuna NBU.
Lestu líka:
- Stórar stjörnur geta „stelið“ plánetum
- The Large Hadron Collider hjálpaði til við að finna nýja leið til að mæla kvarkmassa