Науковці розповіли, що таке кваркова зірка

У широких колах нейтронні зірки давно і міцно закріпили за собою звання найбільш щільних і компактних об’єктів у Всесвіті, за винятком, звичайно ж, чорних дір. Однак, розрахунки показують, що можуть існувати зірки, які за розміром будуть ще менше, ніж нейтронні, але будуть мати більшу масу. Їх називають кваркові зірки. Що це таке і звідки вони беруться? Давайте розбиратися разом.

Зі шкільного курсу фізики більшість знає, що речовина навколо нас складається з атомів, вони, в свою чергу, складаються з ядра і електронів, а в ядрі знаходяться протони і нейтрони. Знання більшості людей про мікрочастинки зазвичай на цьому і закінчуються, але протони і нейтрони теж мають складові частини, кожен з них складається з трьох менших частинок – кварків.

Відповідно до сучасних уявлень, кварки в звичайних умовах не можуть існувати поодинці, вони завжди утворюють частку, що складається з декількох кварків. Але іноді в нейтронній зірці складаються деякі умови і це правило може порушуватися, відбувається так званий кварковий деконфайнмент.

Коли гине досить масивна зірка, з неї утворюється нейтронна зірка, вона має величезну масу, надзвичайно маленькі розміри і обертається з величезною швидкістю, іноді роблячи тисячі обертів в секунду. Максимальна маса нейтронної зірки становить за різними оцінками від 2,5 до 3 мас Сонця, при більшій масі нейтронна зірка просто схлопнется в чорну діру.

Нейтронна зірка в поданні художника.

Кваркові зірки можуть утворитися з найпотужніших нейтронних зірок, близьких до того, щоб стати чорною дірою. Коли такі нейтронні зірки уповільнюють своє обертання, відцентрова сила стає менше, і гравітація сильніше стискає ядро ​​нейтронної зірки. Через високі тиск і температуру в ядрі, нейтрони там починають розпадатися на кварки, утворюючи кваркову матерію. Цей процес може обмежитися ядром, але при певних обставинах повинен охоплювати всю нейтронну зірку і вся її речовина буде складатися з окремих кварків. У будь-якому випадку зірка вважається кварковою.

При переході в кварковий стан зірка істотно стискається, за різними оцінками її діаметр повинен зменшуватися в 1,5-2,5 рази. Також при цьому повинна відбуватися кваркова нова – вибухове виділення енергії, за розрахунками, воно повинно в 100 000 разів перевищувати енергію вибуху звичайної наднової і бути найяскравішою подією у Всесвіті.

Порівняння розмірів нейтронної зірки і кваркової зірки.

На даний момент підтвердження існування кваркових зірок немає, але є кілька кандидатів на них. Це може бути обумовлено тим, що кваркові зірки повинні бути надзвичайно рідкісними, за розрахунками щодня у цілому спостережуваному Всесвіті має утворюватися тільки дві кваркові нові, а спостерігати кваркові зірки, що вже утворилися неймовірно важко, а ще важче відрізнити їх від нейтронних зірок.