Представлены доказательства наличия кварковой материи в нейтронных звёздах

3 июня 2020 года

Физики из Хельсинкского университета (Финляндия) и ряда организаций США, Швейцарии, Норвегии и Швеции представили доказательства существования экзотической кварковой материи в ядрах нейтронных звёзд. Предположение опирается на хорошее согласие между теоретическими расчётами и имеющимися астрофизическими наблюдениями. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.

Нейтронные звёзды — это компактные объекты, возникающие в результате эволюции некоторых звёзд. Вещество в них настолько плотно упаковано, что весь объект можно рассматривать как одно гигантское ядро, состоящее из нейтронов. В последние годы активно обсуждается возможность образования внутри нейтронных звёзд сердцевин, состоящих из ещё более необычной кварковой материи (кварк-глюонной плазмы). Авторы новой работы провели численные расчёты свойств нейтронной звезды, содержащей кварковое ядро. Специфические характеристики таких объектов хорошо вписываются в полученные в последние годы наблюдательные данные. Во-первых, теоретическая модель согласуется с информацией, полученной при регистрации гравитационных волн от слияния двух нейтронных звёзд. Во-вторых, модель позволяет объяснить существование неожиданно тяжёлых нейтронных звёзд с массами порядка двух солнечных масс.

Хотя полученные свидетельства весьма надёжны, они не являются окончательным ответом на вопрос о существовании нейтронных звёзд с кварковыми сердцевинами. «Всё ещё остаётся небольшая, но ненулевая вероятность, что все нейтронные звезды состоят только из ядерной материи [то есть нейтронов]. Однако мы смогли количественно определить, чего потребует этот сценарий. Вкратце, поведение плотной ядерной материи тогда должно было бы быть действительно необычным. Например, скорость звука [в таком веществе] должна была бы достигать почти скорости света», — рассказывает руководитель исследования профессор Алекси Вуоринен (англ. Aleksi Vuorinen). Ожидается, что дальнейший прогресс гравитационно-волновой астрономии позволит окончательно решить эту проблему.

Источники

Eemeli Annala, Tyler Gorda, Aleksi Kurkela, Joonas Nättilä & Aleksi Vuorinen. Evidence for quark-matter cores in massive neutron stars // Nature Physics. — 2020. — DOI:10.1038/s41567-020-0914-9
«Researchers discover a new type of matter inside neutron stars». phys.org, 2 июня 2020 года. (архив)