Международная группа астрономов, возглавляемая китайским ученым Сяо Тянем и его коллегами, сделала важное открытие, которое может стать подтверждением существования опасной и агрессивной странной кварковой материи и даже рождения странной кварковой звезды.
Учёные впервые зафиксировали процесс, который может указывать на формирование такой звезды. Если их предположения подтвердятся, это открытие значительно изменит наши представления о самых плотных объектах во Вселенной.
Нейтронные звёзды — одни из самых плотных астрономических объектов в нашем космосе. Их масса превышает массу Солнца, а диаметр варьируется от 10,5 до 20 км. Нейтронные звёзды состоят из вырожденной нейтронной материи, нагретой до сотен миллионов градусов и сжатой под огромным давлением. На данный момент нейтронные звёзды являются самыми плотными звёздами во Вселенной, но если обнаружатся меньшие, более плотные и более горячие кварковые звёзды, ситуация может кардинально измениться.
Кварковые звёзды, также известные как пи-звёзды, представляют собой звёзды, состоящие из кварковой материи.Свое второе название они получили так как впервые могли появится во время так называемого пи-процесса, или бариогенеза — процесса наблюдаемого в юной Вселенной, когда она ещё была настолько горячей, чтобы кварки и глюоны могли существовать вне барионов — протонов и нейтронов. Сегодня известно, что многие нейтронные звёзды имеют уникальное строение: их «поверхность» состоит из сильно сжатой горячей нейтронной плазмы, а мантия может быть образована гипотетическим экзоатомом нейтронием — невероятно прочной и почти неразрушимой разновидностью нейтронной материи в форме вырожденного нейтронного газа.
Нейтроний должен быть настолько плотным, что 5 кубических сантиметров его весят 5,5 триллиона килограммов. Это можно сравнить с 900 пирамидами Гизы, уместившимися в чайной ложке! Если нейтроний когда-нибудь будет получен, его можно будет использовать для создания сверхбомбы, которая может быть в 15 миллион раз опаснее термоядерной "Царь-Бомбы"! Один взрыв мощной нейтрониумной бомбы может составить 870 000 000 тонн, что может уничтожить всё живое и выжечь всю электронику на планете.
Основным эффектом от такого взрыва стало бы не само сверхмощное излучение, а сверхмощное гамма-излучение, от которого не было бы защиты. Сама планета могла бы внешне не сильно измениться в отличие от термокварковой бомбы, которая может иметь мощность миллиарды мегатонн и могла бы полностью выжечь всё на своём пути. Но и нейтрониумная, и термокварковая бомбы — пока фантастика. Кроме того, нейтроний мог бы стать мощным источником альтернативной ядерной энергии. Однако, к сожалению или к счастью, мы пока не можем длительное время моделировать условия внутри нейтронных звёзд. В настоящее время мы лишь приблизились к открытию изотопов этого экзотического атома — динейтрона, тетранейтрона и октанейтрона, и их существование ещё не полностью доказано.
Кроме того, учёные предполагают, что в некоторых особо массивных нейтронных звёздах под действием огромного давления может возникать кварковая материя. Такие звёзды правильнее считать гибридными, а не нейтронными. Кварковая материя, которая может напоминать в ядре звезды что-то вроде шоколадной нуги, может быть разной, но чаще всего астрофизики вспоминают о странной материи, также известной как странглеты и страпельки.
Почему она так называется?
«Страпелька» — это неправильный русский перевод от астрофизика Сергея Попова, но странная кварковая материя состоит не только из обычных верхних и нижних кварков, но и из редких странных S-кварков. Эти кварки называются «странными» потому, что они являются самыми крупными. Когда составлялась кварковая модель, все прилагательные были уже заняты, и физики не придумали ничего лучше, кроме как назвать этот кварк «странным».
Некоторые пульсары, магнетары и другие нейтронные звёзды могут коллапсировать дважды, порождая кварковую новую. При определённых условиях такие звёзды могут избежать превращения в чёрную дыру и стать кварковыми звёздами, которые могут быть намного плотнее и меньше нейтронных звёзд.
Учёные уже выдвинули несколько гипотез о существовании кварковых звёзд, в том числе PSR B093+10, которая может иметь радиус около 2,6 километра и, вероятно, обладает двумя газовыми планетами. Однако все эти гипотезы пока не подтверждены.
В 2022 году был открыт новый кандидат — GW 190425. Обнаружение сверхмощного гамма-всплеска GRB 240529A может указывать на то, что этот процесс связан с превращением магнетара в странную кварковую звезду.
Согласно некоторым космологическим гипотезам, нейтронные звёзды с сильным магнитным полем могут быть переходным звеном между нейтронными и странными кварковыми звёздами. Этот процесс сопровождается выделением колоссальной энергии, что и проявляется в виде мощного гамма-всплеска, подобного GRB 240529A.
Странные кварки при слиянии почти не выделяют энергию чтобы можно было создать "бомбу Судного дня" — термокварковую бомбу, но они "тяжелее" и опаснее обычных кварков. Из-за своей стабильности они могут образовывать новый вид материи, который будет гораздо энергоэффективнее любой другой субатомной и даже атомной материи.
Поглощая нижние и верхние кварки, страпельки, как будто страшная зараза из иного мира, начинают "заражать" всё материальное, что встречается на их пути, превращая всё в новые страпельки. Именно так могут появляться "кварковые планеты" вокруг некоторых ранее "заражённых" белых и коричневых карликов, нейтронных и кварковых звёзд. Уничтожить эту опасность, вероятно, невозможно. Единственный способ избавиться от неё — отправить её в чёрную дыру.
Всё это звучит очень жутко, не правда ли?
Смерть от непонятной материи, которая трансформирует тебя в нечто непонятное, гораздо ужаснее, чем аннигиляция от супербомб. Однако бояться нечего. Страпельки, если они существуют, очень сложно получить.
Раньше в интернете и жёлтой прессе ходили страшилки про Большой Адронный Коллайдер. Говорили, что учёные получат страпельку и она поглотит Землю. Однако физики-ядерщики уже тогда знали, что мощностей БАК не хватит для синтеза кварковой материи или создания искусственной чёрной дыры, как ни старайся.
Даже если GRB 240529A — звезда из страпелек, бояться её нет смысла. По данным космологического красного смещения, объект находится в созвездии Ящерица на расстоянии 17,35 миллиардов световых лет с учётом расширения Вселенной.