Загадочный объект может быть «странной звездой», состоящей из кварков, считают ученые: ScienceAlert

Относительно небольшой, плотный объект, замаскированный во взорвавшемся облаке, который все еще находится в нескольких тысячах световых лет от нас, бросает вызов нашему пониманию звездной физики.

Судя по всему, это похоже на файл нейтронная звезда, хотя это необычно. Масса всего 77 процентов от массы Солнца — это самая низкая масса, когда-либо измеренная для объекта такого типа.

ранеесамая легкая из когда-либо измеренных нейтронных звезд имела массу в 1,17 раза больше массы Солнца.

Это последнее открытие не только меньше, но и значительно ниже минимальной массы нейтронной звезды, предсказанной теорией. Это либо указывает на пробел в нашем понимании этих сверхплотных объектов… либо на то, что мы смотрим вовсе не на нейтронную звезду, а на странный, невиданный ранее объект, известный как «пришелец». «звезда.

Нейтронные звезды являются одними из самых плотных объектов во всей Вселенной. Это то, что остается после того, как массивная звезда с массой от 8 до 30 масс Солнца достигает конца своей жизни. Когда материал звезды заканчивается, чтобы слиться с ее ядром, она превращается в сверхновую, выбрасывая внешние слои материала в космос.

Больше не подпитываемое внешним давлением термоядерного синтеза, ядро ​​коллапсирует само по себе, образуя чрезвычайно плотный объект, атомные ядра сталкиваются друг с другом, а электроны вынуждены сближаться с протонами достаточно долго, чтобы превратиться в нейтроны.

Большинство этих компактных объектов имеют массу примерно в 1,4 раза больше массы Солнца, хотя теория говорит, что они могут быть такими же массивными, как и то, что их окружает. 2,3 массы Солнца, всего до 1,1 массы Солнца. Все это упаковано внутри шара, упакованного в шар шириной 20 километров (12 миль) или около того, что делает каждую чайную ложку вещества нейтронной звезды весящей где-то посередине. 10 миллионов долларов И несколько миллиардов тонн.

Звезды с большей и меньшей массой, чем нейтронные звезды, также могут превращаться в плотные тела. Более тяжелые звезды превращаются в черные дыры. Более легкие звезды оказываются белыми карликами — менее плотными, чем нейтронные звезды, с максимальной массой в 1,4 массы Солнца, хотя они все же несколько компактны. Это Окончательная судьба нашего солнца.

Нейтронная звезда в этом исследовании расположена в центре остатка сверхновой, называемого Гесс J1731-347который ранее рассчитывался, чтобы сидеть больше, чем 10 000 световых лет. Однако одна из трудностей в изучении нейтронных звезд заключается в слабости измерений расстояний. Без точного расстояния трудно получить точные измерения других свойств звезды.

Недавно в HESS J1731-347 была обнаружена вторая оптически яркая звезда. Исходя из этого, используя данные Gaia Map Survey, группа астрономов во главе с Виктором Дорошенко из Университета Эберхарда Карлса в Тюбингене в Германии смогла пересчитать расстояние до HESS J1731-347 и обнаружила, что оно намного ближе, чем предполагалось, на около 8150 лет Фотохромный.

Это означает, что предыдущие оценки других свойств нейтронной звезды, включая ее массу, нуждаются в уточнении. В сочетании с наблюдениями за рентгеновским светом, излучаемым нейтронной звездой (несовместимым с рентгеновским светом, излучаемым белым карликом), Дорошенко и его коллеги смогли увеличить его радиус до 10,4 км, а его массу до очень низких 0,77 солнечных. массы.

Это означает, что на самом деле это может быть не нейтронная звезда, какой мы ее знаем, а гипотетический объект, который не был однозначно распознан в дикой природе.

«Наша оценка массы делает центральное компактное тело HESS J1731-347 самой легкой нейтронной звездой, известной на сегодняшний день, и, возможно, еще более экзотическим объектом, то есть кандидатом на «инопланетную звезду»». Исследователи пишут в своей статье.

Согласно теории, экзотическая звезда очень похожа на нейтронную звезду, но содержит большую долю фундаментальных частиц, называемых чужеродными кварками. Кварки — это фундаментальные субатомные частицы, которые объединяются в сложные частицы, такие как протоны и нейтроны. Кварки бывают шести различных типов или вкусов: верхние, нижние, очаровательные, странные, верхние и нижние. Протоны и нейтроны состоят из верхних и нижних кварков.

Теория предполагает, что в сильно сжатой среде внутри нейтронной звезды субатомные частицы распадаются на составляющие их кварки. Согласно этой модели, экзотические звезды состоят из материи, состоящей из равных пропорций верхних, нижних и странных кварков.

Экзотические звезды должны образовываться под скоплениями, достаточно большими, чтобы в них можно было втиснуться, но поскольку свод правил для нейтронных звезд перестает действовать, когда участвует достаточное количество кварков, итогового результата тоже нет. Это означает, что мы не можем исключить возможность того, что эта нейтронная звезда на самом деле является экзотической звездой.

Это было бы очень здорово; Физики десятилетиями искали кварковую материю и странную кварковую материю. Однако, хотя странная звезда, безусловно, возможна, большая вероятность того, что мы смотрим на нейтронную звезду — это тоже довольно круто.

«Полученные ограничения на массу и радиус по-прежнему полностью совместимы со стандартной интерпретацией нейтронных звезд и могут быть использованы для улучшения астрофизических ограничений на уравнение состояния холодной плотной материи при таком предположении», Исследователи пишут.

«Такая легкая нейтронная звезда, независимо от ее предполагаемого внутреннего состава, представляется очень интересным объектом с астрофизической точки зрения».

Трудно установить, как такая легкая нейтронная звезда могла образоваться в соответствии с нашими нынешними моделями. Так что, из чего бы он ни был сделан, плотный объект в ядре HESS J1731-347 расскажет нам кое-что о загадочной жизни массивных звезд.

Исследование группы было опубликовано в естественная астрономия.