маса

Дуже масивні нейтронні зірки можуть мати велике ядро, яке складається з речовини, складеної з кварків. Це випливає з дослідження, опублікованого в журналі Nature Physics. Нейтронні зірки, згасання яких є результатом вибуху наднової, - це найменші і щільні зірки у Всесвіті. Хоча ці об'єкти мають типовий діаметр близько 20 кілометрів, їх середня маса становить десь від 1,4 до 2,2 маси Сонця. Атомна речовина всередині нейтронної зірки руйнується в надзвичайно щільну ядерну масу, в якій нейтрони і протони настільки притиснуті один до одного, що цілу зірку можна розглядати як одне величезне ядро. До цього часу не було ясно, чи всередині ядра масової нейтронної зірки ядерна маса зменшиться до ще більш екзотичної речовини - так званої кваркова маса.

"Підтвердження існування ядра кварка всередині нейтронної зірки було однією з найважливіших цілей у фізиці нейтронних зірок приблизно з 40 років тому", - сказав провідний автор дослідження Алексі Вуорінен, дослідник кафедри фізики Університету Гельсінкі (Фінляндія). На основі масштабного комп'ютерного моделювання, проведеного на суперкомп'ютерах, вчені не змогли вирішити долю ядерної речовини всередині нейтронних зірок. Тому Алексі Вуорінен та його колеги запропонували новий підхід до цієї проблеми. Вчені зрозуміли, що, поєднуючи нещодавні відкриття, засновані на теоретичній та ядерній фізиці, разом з астрофізичними вимірами, можливо, можна буде визначити властивості та ідентичність речовини всередині нейтронних зірок. Вони виявили, що маса всередині ядра найбільш масивних стабільних нейтронних зірок має набагато більшу схожість з кварковою речовиною, ніж звичайна ядерна речовина. Їх розрахунки показують, що в цих зірках діаметр ядра, визначений як кваркова маса, може перевищувати до половини діаметра всієї нейтронної зірки.

Однак у нас все ще є багато неясностей, пов’язаних з точною структурою нейтронних зірок. "Є ще невеликий, але ненульовий шанс, що всі нейтронні зірки складаються виключно з ядерної речовини", - говорить Алексі Вуорінен. "Що ми можемо зробити, це кількісно визначити, що вимагатиме цей сценарій. Словом, поведінка щільної ядерної маси тоді вимагатиме від неї справді специфіки. Наприклад, швидкість звуку повинна була б досягати майже швидкості світла ", - додає Алексі Вуорінен.

Опубліковано в журналі QUARK 12/2020, RNDr. Зденек Комарек