Ква́рковая звезда́ — гипотетический космический объект , состоящий из так называемой « кварковой материи » . Пока неясно, является ли переход вещества в кварковое состояние обратимым, то есть перейдёт ли кварковая материя обратно в нейтронную при уменьшении давления. Как показывает моделирование, в «кварковом газе», из которого, предположительно, состоит кварковая звезда, должно присутствовать большое количество s-кварков , поэтому иногда кварковые звёзды называют ещё и «странными» звёздами .

Гипотезу о существовании кварковых звёзд впервые предложили Д. Д. Иваненко и Д. Ф. Курдгелаидзе в 1965 году .

Формирование

Предполагается, что когда вырожденный газ , из которого состоят нейтронные звёзды, оказывается под достаточным давлением из-за гравитации звезды или сверхновой, создающей её, отдельные нейтроны распадаются на кварки ( u-кварки и d-кварки ), из которых они состоят, образуя таким образом кварковую материю. Это преобразование может быть ограничено только центром нейтронной звезды или трансформировать её целиком в зависимости от физических обстоятельств. Такие звёзды называют кварковыми.

Свойства вещества

Дополнительные сведения: Единая теория поля , Хронология Большого взрыва

Данный тип объектов должен содержать вещество в состоянии, для которого одновременно действуют все четыре фундаментальных взаимодействия материи, известные современной физике:

1. Гравитационное взаимодействие ;
2. Электромагнитное взаимодействие ;
3. Слабое ядерное взаимодействие
4. Сильное ядерное взаимодействие .

В условиях, которые присутствуют внутри нейтронных звёзд, с чрезвычайно высокой плотностью , но температурой значительно ниже 10 ¹² К, кварковая материя, как предсказывает теория, будет обладать некоторыми специфическими характеристиками. К примеру, ожидается, что она будет вести себя как ферми-жидкость и будет присутствовать . Подобные экстремальные условия в настоящее время не могут быть воссозданы в лабораториях , поэтому подобное вещество нельзя изучить проведением прямых экспериментов.

Кварковое вещество, состоящее из u- и d-кварков, имеет очень высокую энергию Ферми по сравнению с обычным атомарным веществом и стабильно только при экстремальных температурах и/или давлениях . Это говорит о том, что стабильными кварковыми звёздами могут быть только нейтронные звезды с ядром из кварковой материи.

Странные звёзды

Согласно расчётам, высокая энергия Ферми , делающая обычную кварковую материю неустойчивой при низких температурах и давлениях, может быть существенно снижена путём преобразования достаточного количества u- и d-кварков в s-кварки . Этот вид кварковой материи называют странной материей . Гипотетические звёзды, состоящие из подобной материи, называют .

Звёзды-кандидаты

По состоянию на 2022 год существование кварковых звёзд считается недоказанным. Существуют теоретические предпосылки к тому, что возможно преобразование нейтронных звёзд в кварковые . Отбор пульсаров в кандидаты в кварковые звёзды осуществляется на основании результатов анализа их периода вращения на предмет возможного превышения предела скорости вращения нейтронных звёзд . Например, возможной кварковой звездой считается быстро вращающийся пульсар XTE J1739-285 . Также масса таких объектов должна быть близка к верхнему пределу допустимых масс нейтронных звёзд и согласно последним исследованиям находится в пределах 2—2,5 M _☉ . Возможно состоящими из кварковой формы состояния материи считают следующие объекты:

• Учёные из канадского университета в Калгари предполагают, что остаток обнаруженной 18 сентября 2006 года яркой сверхновой SN 2006gy , возможно, является кварковой звездой.
• Релятивистские объекты на месте сверхновых , и .
• Результатом слияния двух нейтронных звезд вызвавшим гравитационно-волновой всплеск может быть кварковая звезда .
• Спектроскопическое исследование компактной звезды HESS J1731-347 в остатке сверхновой , опубликованное в 2022 году , показало, что масса этого объекта может составлять 0,8±0,2 M _☉ , хотя ранее не было известно нейтронных звёзд с массами менее 1,1 M _☉ , и столь малую массу трудно согласовать с имеющимися теоретическими моделями взрывов сверхновых. Правда, авторы показали, что масса этой звезды может быть и больше, в зависимости от применяемой модели атмосферы и модели распределения температуры по поверхности звезды. Но это не помешало обозревателю на портале phys.org предположить (и даже вынести это в заголовок), что компактный объект HESS J1731-347 из-за своей малой массы может оказаться кварковой звездой (хотя в исходной статье авторы, напротив, отметили, что малая масса затрудняет переход к кварковой материи).

Примечания

Литература

• Коккедэ Я. . — М. : Мир , 1971. — С. . — 341 с.
• Superdense QCD Matter and Compact Stars / Blaschke, David; Sedrakian, David. — Springer, 2003. — Т. 197. — (NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry). — ISBN 978-1-4020-3428-2 . — doi : .
• Physics of neutron star interiors / Blaschke, David; Sedrakian, Armen; Glendenning, Norman K.. — Springer-Verlag , 2001. — Т. 578. — (Lecture Notes in Physics). — ISBN 978-3-540-42340-9 . — doi : .
• / Plessas, Willibald; Mathelitsch, Leopold. — Springer, 2002. — Т. 583. — (Lecture Notes in Physics). — ISBN 978-3-540-43234-0 . — doi : .

Ссылки

• от 8 января 2013 на Wayback Machine
• от 28 августа 2017 на Wayback Machine (англ.)
• от 6 июня 2011 на Wayback Machine (англ.)
• от 19 ноября 2012 на Wayback Machine (англ.)
• Drake; Marshall; Dreizler; Freeman; Fruscione; Juda; Kashyap; Nicastro; Pease. Is RX J185635-375 a Quark Star? (англ.) // The Astrophysical Journal . — IOP Publishing , 2002. — Vol. 572 , no. 2 . — P. 996—1001 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .
• Sagert, Irina; Wietoska, Mirjam; Schaffner-Bielich, Jurgen. Strange Exotic States and Compact Stars (англ.) // (англ.) ( . — 2006. — Vol. 32 , no. 12 . — P. S241–S249 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .