În univers ar putea exista obiecte cosmice ipotetice extrem de dense și exotice cunoscute sub numele de „stele quark ciudate”. În timp ce astrofizicienii continuă să dezbată existența stelelor cuarci, o echipă de fizicieni a descoperit că rămășița unei fuziuni de stele neutroni observată în 2019 are exact masa necesară pentru a fi una.
Când stelele mor, miezurile lor se contractă atât de mult încât se transformă în noi tipuri de obiecte. De exemplu, când Soarele se stinge în sfârșit, va lăsa în urmă o pitică albă, o minge de dimensiunea unei planete de atomi de carbon și oxigen puternic comprimați. Când stelele și mai mari explodează în explozii cataclismice numite supernove, ele lasă în urmă stele neutronice. Aceste obiecte incredibil de dense au doar câțiva kilometri diametru, dar masa lor poate fi de câteva ori mai mare decât cea a Soarelui. După cum sugerează și numele, ei sunt alcătuiți aproape în întregime din neutroni puri, făcându-i de fapt nuclee atomice lungi de un kilometru.
Stelele neutronice sunt atât de exotice încât fizicienii nu le-au înțeles încă pe deplin. Deși putem observa modul în care stelele neutronice interacționează cu mediul lor și putem face câteva ghiciri bune despre ceea ce se întâmplă cu această materie neutronică din apropierea suprafeței, compoziția nucleelor lor rămâne evazivă.
Problema este că neutronii nu sunt particule complet fundamentale. Deși se combină cu protonii pentru a forma nuclee atomice, neutronii înșiși sunt formați din particule și mai mici numite quarci.
Există șase tipuri, sau arome, quarci: sus, jos, sus, jos, ciudat și farmec. Un neutron este format din doi cuarci down și unul up. Dacă aplatizați prea mulți atomi împreună, aceștia se vor transforma într-o minge uriașă de neutroni. Deci, dacă stoarceți prea mulți neutroni împreună, se vor transforma ei într-o minge uriașă de quarci?
Răspunsurile variază de la „poate” la „este dificil”. Problema este că quarcilor chiar nu le place să fie singuri. Forța nucleară puternică, care leagă quarcii din nucleu, crește de fapt cu distanța. Dacă încercați să trageți doi quarci împreună, forța care le trage înapoi crește. În cele din urmă, energia gravitațională dintre ele devine atât de mare încât în vid apar noi particule, inclusiv noi quarci, care se leagă fericit cu cele separate.
Dacă ați dori să creați un obiect macroscopic din quarcii sus sau jos care alcătuiesc un neutron, acel obiect ar exploda foarte repede și foarte violent.
Dar poate că există o modalitate care folosește quarci ciudați. Prin ei înșiși, quarkurile ciudate sunt destul de grele și, atunci când li se permite să se odihnească, se degradează rapid în quarcuri mai ușoare în sus și în jos. Cu toate acestea, atunci când un număr mare de quarci sunt combinate împreună, fizica se poate schimba. Fizicienii au descoperit că quarkurile ciudate se pot lega cu quarcii sus și jos pentru a forma triplete cunoscute sub numele de starlete, care poate fi stabil - dar numai sub presiuni extreme.
Dacă comprimați prea mult o stea neutronică, toți neutronii își pierd capacitatea de a susține steaua și aceasta explodează formând o gaură neagră. Dar poate exista o etapă intermediară în care presiunea este suficient de mare pentru a dizolva neutronii și a forma o stea cuarcă ciudată, dar nu suficient de puternică pentru ca gravitația să preia controlul.
Astronomii nu se așteaptă să găsească multe stele ciudate în univers, aceste obiecte ar trebui să fie mai grele decât stelele neutronice, dar mai ușoare decât găurile negre și nu există prea mult spațiu de manevră. Și din moment ce nu înțelegem pe deplin fizica stelelor ciudate, nici măcar nu știm masele exacte la care pot exista stelele ciudate.
Dar o echipă de astronomi s-a uitat recent la GW190425, un eveniment gravitațional cauzat de fuziunea a două stele neutronice observată în 2019. Odată cu cantitatea masivă de unde gravitaționale, fuziunea stelelor neutronice are ca rezultat formarea unei kilonova, o explozie mai puternică decât o nova normală, dar mai slabă decât o supernova. Deși astronomii nu au putut detecta un semnal electromagnetic de la acest eveniment, ei au observat un eveniment similar în 2017, care a produs atât unde gravitaționale, cât și radiații.
Atunci când două stele neutronice se îmbină, există mai multe opțiuni pentru desfășurarea evenimentelor în funcție de masele lor, rotații și unghiul de coliziune. Conform calculelor teoretice, stelele neutronice se pot distruge unele pe altele, pot forma o gaură neagră sau pot crea o stea neutronică ceva mai masivă.
Și conform unui nou studiu, aceste ciocniri cosmice ar putea duce la formarea unei stele ciudate de cuarcuri.
Echipa a estimat că masa obiectului rămasă de la fuziunea din 2019 a fost undeva între 3,11 și 3,54 mase solare. Pe baza celor mai bune înțelegeri ale structurii stelelor neutronice, aceasta este o masă prea mare și ar fi trebuit să explodeze într-o gaură neagră. Dar se încadrează și în gama de mase permise de modelele structurale ale acestor stele ciudate.
Este prea devreme să spunem dacă 190425 GW2019 este prima noastră observație a unei stele rare cu un cuarc ciudat, dar observațiile viitoare (și mai multe lucrări teoretice) ar putea ajuta astronomii să identifice locația uneia dintre aceste creaturi exotice.
Poți ajuta Ucraina să lupte împotriva invadatorilor ruși. Cel mai bun mod de a face acest lucru este să donați fonduri Forțelor Armate ale Ucrainei prin intermediul Salveaza viata sau prin pagina oficiala NBU.
Citeste si:
- Stelele masive pot „fura” planete
- Large Hadron Collider a ajutat la găsirea unui nou mod de a măsura masa cuarcilor