Tajemniczy obiekt może być „dziwną gwiazdą” zbudowaną z kwarków, twierdzą naukowcy: ScienceAlert

Stosunkowo mały, gęsty obiekt ukryty w eksplodującym obłoku oddalonym o kilka tysięcy lat świetlnych stanowi wyzwanie dla naszego zrozumienia fizyki gwiazd.

Na wszystkich kontach wygląda jak plik gwiazda neutronowa, chociaż jest to niezwykłe. Przy zaledwie 77 procentach masy Słońca jest to najniższa masa, jaką kiedykolwiek zmierzono dla obiektu tego typu.

poprzednionajlżejsza zmierzona gwiazda neutronowa miała masę 1,17 masy Słońca.

To najnowsze odkrycie jest nie tylko mniejsze, ale znacznie poniżej minimalnej masy gwiazdy neutronowej przewidzianej przez teorię. To albo wskazuje, że istnieje luka w naszym zrozumieniu tych supergęstych obiektów… albo że to, na co patrzymy, wcale nie jest gwiazdą neutronową, ale dziwnym, nigdy wcześniej nie widzianym obiektem znanym jako „obcy”. gwiazda.

Gwiazdy neutronowe należą do najgęstszych obiektów w całym wszechświecie. Jest tym, co pozostaje po tym, jak masywna gwiazda o masie od 8 do 30 mas Słońca dobiega końca swojego życia. Kiedy materia z gwiazdy wyczerpuje się, aby połączyć się z jej jądrem, przemieszcza się ona w supernową, wyrzucając swoje zewnętrzne warstwy materii w przestrzeń kosmiczną.

Nie napędzane już zewnętrznym ciśnieniem syntezy jądrowej, jądro zapada się samo w sobie, tworząc niezwykle gęsty obiekt, jądra atomowe zderzają się ze sobą, a elektrony zmuszone są do zbliżenia się z protonami na tyle długo, by zamienić się w neutrony.

Większość z tych zwartych obiektów ma masę około 1,4 razy większą od masy Słońca, chociaż teoretycznie mogą one wahać się od masy tak, jak to, co jest wokół nich. 2,3 masy słoneczne, do zaledwie 1,1 mas Słońca. Wszystko to jest zapakowane w kulę upakowaną w kulę o szerokości około 20 kilometrów (12 mil), co sprawia, że ​​każda łyżeczka materii gwiazdy neutronowej waży gdzieś pośrodku. 10 milionów dolarów A kilka miliardów mnóstwo.

Gwiazdy o większej i mniejszej masie niż gwiazdy neutronowe również mogą zamieniać się w ciała gęste. Cięższe gwiazdy zamieniają się w czarne dziury. Jaśniejsze gwiazdy okazują się być białymi karłami – mniej gęstymi niż gwiazdy neutronowe, o maksymalnej masie 1,4 mas Słońca, choć nadal są nieco zwarte. To jest Ostateczny los naszego słońca.

Gwiazda neutronowa w tym badaniu znajduje się w centrum pozostałości po supernowej zwanej Hess J1731-347który wcześniej obliczono, aby siedzieć więcej niż 10 000 lat świetlnych. Jednak jedna trudność w badaniu gwiazd neutronowych polega na słabości pomiarów odległości. Bez dokładnej odległości trudno jest uzyskać dokładne pomiary innych właściwości gwiazdy.

Niedawno w HESS J1731-347 odkryto drugą, optycznie jasną gwiazdę. Na tej podstawie, korzystając z danych z Gaia Map Survey, zespół astronomów kierowany przez Viktora Doroshenkę z Uniwersytetu Eberharda Karlsa w Tybindze w Niemczech był w stanie ponownie obliczyć odległość do HESS J1731-347 i stwierdził, że jest ona znacznie bliższa niż sądzono. około 8150 lat świetlnych.

Oznacza to, że wcześniejsze oszacowania innych właściwości gwiazdy neutronowej, w tym jej masy, wymagają doprecyzowania. W połączeniu z obserwacjami promieniowania rentgenowskiego emitowanego przez gwiazdę neutronową (niezgodną ze światłem rentgenowskim emitowanym przez białego karła), Doroszenko i współpracownicy byli w stanie poprawić jej promień do 10,4 km, a masę do bardzo niskiego 0,77 Słońca. szerokie rzesze.

Oznacza to, że może to nie być gwiazda neutronowa, jaką znamy, ale hipotetyczny obiekt, który nie został jeszcze pozytywnie zidentyfikowany na wolności.

„Nasze oszacowanie masy sprawia, że ​​centralne zwarte ciało HESS J1731-347 jest najlżejszą znaną do tej pory gwiazdą neutronową i prawdopodobnie jeszcze bardziej egzotycznym obiektem – to znaczy kandydatką na „obcą gwiazdę”” Naukowcy piszą w swoim artykule.

Zgodnie z teorią egzotyczna gwiazda jest bardzo podobna do gwiazdy neutronowej, ale zawiera większą część podstawowych cząstek zwanych obcymi kwarkami. Kwarki są podstawowymi cząstkami subatomowymi, które łączą się, tworząc złożone cząstki, takie jak protony i neutrony. Kwarki występują w sześciu różnych typach lub smakach, nazywanych góra, dół, urok, dziwny, góra i dół. Protony i neutrony składają się z kwarków górnych i dolnych.

Teoria sugeruje, że w silnie skompresowanym środowisku wewnątrz gwiazdy neutronowej cząstki subatomowe rozpadają się na składowe kwarki. W tym modelu egzotyczne gwiazdy składają się z materii składającej się z równych proporcji kwarków górnych, dolnych i dziwnych.

Gwiazdy egzotyczne powinny formować się pod kępami wystarczająco dużymi, aby się w nich zmieścić, ale skoro instrukcja dla gwiazd neutronowych wychodzi przez okno, gdy w grę wchodzi wystarczająca ilość kwarków, nie ma też żadnego wyniku. Oznacza to, że nie możemy wykluczyć możliwości, że ta gwiazda neutronowa jest w rzeczywistości gwiazdą egzotyczną.

To byłoby bardzo fajne; Fizycy od dziesięcioleci poszukują materii kwarkowej i dziwnej materii kwarkowej. Jednakże, chociaż dziwna gwiazda jest z pewnością możliwa, większe prawdopodobieństwo jest takie, że to, na co patrzymy, jest gwiazdą neutronową – to też jest całkiem fajne.

„Uzyskane ograniczenia masy i promienia są nadal w pełni zgodne ze standardową interpretacją gwiazdy neutronowej i mogą być wykorzystane do poprawy ograniczeń astrofizycznych w równaniu stanu zimnej, gęstej materii przy tym założeniu”. Naukowcy piszą.

„Taka jasna gwiazda neutronowa, niezależnie od jej domniemanego składu wewnętrznego, wydaje się być bardzo interesującym obiektem z perspektywy astrofizycznej”.

Trudno jest ustalić, w jaki sposób powstałaby taka lekka gwiazda neutronowa w naszych obecnych modelach. Tak więc, niezależnie od tego, z czego jest zrobiony, gęsty obiekt w jądrze HESS J1731-347 może nas czegoś nauczyć o tajemniczym życiu masywnych gwiazd.

Badania zespołu zostały opublikowane w: astronomia naturalna.