Кварковая звезда


Самые самые > 10 странных теоретических звезд

Для древних людей звезды были удивительными яркими огнями на ночном небе. Сейчас мы умеем отличать их разновидности и даже знаем о структуре и эволюционных стадиях. Конечно, наши знания не совершенны и порой появляются довольно необычные объекты.

  1. Кварковая звезда

Кварковая звезда

На финальном этапе эволюции звезда способна стать черной дырой, белым карликом или нейтронной звездой. Если объект обладал достаточной плотностью, то до момента сверхновой остаток сформирует нейтронный тип. При этом звезда станет невероятно раскаленной и плотной. При таком количестве материи она способна рухнуть и создать сингулярность, но фермионные центральные частички находятся в подчинении у принципа исключения Паули. То есть, нейтроны не сжимаются в единое квантовое состояние, а отталкиваются, достигая баланса.


Многие годы исследователи думали, что нейтронный тип придерживается этого баланса. Но с квантовой теорией появилась новая разновидность звезды – кварковая. При росте давления нейтроны распадаются на кварки, способные существовать самостоятельно. В итоге, мы можем получить кору от нейтронной звезды, внутри которой бурлит эта странная материя.

  1. Электрослабая звезда

Кварковая звезда

Есть предположение, что между кварковой звездой и этапом черной дыры способна существовать еще одна разновидность – электрослабая звезда. Она могла бы удерживать баланс между незначительными ядерной и электромагнитной силами. С энергетическим возрастанием, ЭМ и ядерные силы соединяются и лишаются отличия. Уровень энергии крайне высокий, поэтому кварки в ядре растворяются в лептонах. Весомая часть материи станет нейтрино, а выпущенная энергия остановит звездный коллапс. Эта разновидность была бы одной из наиболее плотных вселенских объектов.

  1. Объект Торна-Житкова


Кварковая звезда

В 1977 году презентовали новую звездную разновидность – гибридная звезда, созданная из-за столкновения красного сверхгиганта и нейтронной звезды. У второй уйдут сотни лет, чтобы прорваться в атмосферу сверхгиганта. В этом процессе орбитальный центр звезд будет перемещаться в сторону крупной. В итоге они объединятся, создав масштабную сверхновую и черную дыру. В наблюдении объект будет казаться красным сверхгигантом, но обладать иным химическим составом. Найти подобный объект будет крайне сложно.

В 2014 году появилось предположение, что сверхгигант HV 2112 подходит по описанию. Его химический состав соответствует теории, поэтому ученые занимаются его пристальным исследованием.

  1. Замерзшая звезда

Кварковая звезда

В привычном сценарии звезда сливает свое топливо для формирования гелия. Но водородные запасы не бесконечные, поэтому доходит до того, что сжигаться начинают иные элементы. Однако возникшая при этом энергия отличается, и звезда начинает стремительно терять свой нагрев. Когда она придет к этапу трансформации в сверхновую, то выбросит в пространство металлические элементы, из которых в будущем сформируются новые планеты и звезды.


Мы понимаем, что со временем количество взорванных звезд увеличится, а значит повысится уровень металла. В самом начале его было немного, но увеличение приведет к созданию новых разновидностей звезд, среди которых рассматривают замороженный тип. Таким объектам нужен более низкий температурный показатель, чтобы перейти к стадии главной последовательности. Полагают, что вокруг таких звезд будут скапливаться облака замороженных ледяных осколков.

  1. Вечно разрушающаяся магнитосфера

Кварковая звезда

Черные дыры приводят к множеству удивительных парадоксов. Чтобы разобраться в сложной математике, ученые разработали огромное количество различных теоретических объектов. В 2003 году возникло мнение, что черные дыры выступают вечно разрушающимися магнитосферами (ВРМ). Эта модель нужна, чтобы справиться с одной особенностью. Суть в том, что процесс обрушения черной дыры превосходит световую скорость.

ВРМ формируется как черная дыра, но созданные лучи не похожи на давление из звездного ядра. Поэтому отличаются стабильностью. Объект лишен горизонта событий и никогда не разрушается до конца. То есть, он оказывается в положении вечного коллапса.

  1. III население


Кварковая звезда

Мы рассматривали замороженные звезды как один вариант. Но давайте переберемся на другую сторону. Эти объекты представлены первичным газом, созданным в начальной точке развития Вселенной, и именуются популяцией III. Схема появилась в 1940-х гг. и характеризована наличием металла. Чем выше население, тем его больше.

Долгое время ученые учитывали только населения I и II. Но сейчас полагают, что должно быть еще одно поколение звезд, возникшее сразу после начала всего. Они лишены тяжелых элементов и полностью представлены водородом и гелием. Отличаются чрезвычайной яркостью и огромными размерами. Из-за нестабильности их срок существования сокращается к двум миллионам лет. В итоге, они должны сжечь весь топливный запас в более тяжелые элементы и взорваться.

Исследователи нуждаются в их обнаружении, чтобы понять, как именно осуществился Большой Взрыв и по какому принципу начало развиваться космическое пространство.

  1. Квазизвезды


Кварковая звезда

Только не думайте, что речь идет о квазарах. Это теоретическая звездная разновидность, способная проживать исключительно в раннем космическом пространстве. По способу существования звезда выбирает каннибализм. Формируется из звезд III поколения. В ее случае внешний слой ядерного материала поглотил бы энергетический взрыв от коллапса и остался на точке, не покидая сверхновую. Внешняя оболочка сохраняется, а внутри формируется черная дыра. Такой объект отличается невероятно ярким свечением, а по массивности в 7000 раз превосходит Солнце. Но оболочка растерялась бы через миллион лет, а черная дыра осталась.

  1. Преонная звезда

Кварковая звезда

Философы потратили много времени, чтобы добраться до самой маленькой частички материи.
и думали, что все заканчивается на протонах, нейтронах и электронах. Но дальше находились еще более мелкие элементы. Гипотетически подобный раздел мог длиться вечность. Но некоторые выдвигают конечным продуктом преон. Это точечная частичка, лишенная пространственных параметров. Более того, ученые даже решили представить себе, как бы выглядела подобная звезда. Начнем с того, что по размеру она бы напоминала виноградину, вмещающую массивность целой Луны! Она яркая и плотнее нейтронных звезд. Преонные звезды можно отыскать только при гравитационном линзировании и активности гамма-лучей. Некоторые даже думают, что это составляющие темной материи.

  1. Звезда Планка

Кварковая звезда

Черные дыры завораживают, потому что мы не можем понять, что расположено внутри. В научных кругах до сих пор нет единого мнения. Самая необычная теория презентует звезду Планка. Говорят, что именно она расположена внутри черных дыр. Как так?

Если черная дыра рассматривается в качестве точки сингулярности, то у нее есть побочный эффект – уничтожение информации, что не сходится с законами сохранения. Эту проблему решает наличие внутренней звезды. Правда такой объект должен быть очень странным. Звезду именовали так, потому что обязана обладать энергетической плотностью в пределах показателя Планка (5.15 х 1096 кг на м3).

  1. Фаззбол


Кварковая звезда

Ученые обожают предлагать замысловатые клички для необычных концепций. Здесь речь идет о смертельной территории в космическом пространстве, которая уничтожит вас за секунду. По сути это метод описания черной дыры через теорию струн. В итоге мы не сталкиваемся с реальной звездой. Это область из переплетенных энергетических струн, поддерживающихся внутренним энергетическим запасом.

Главная тайна – внутренность черной дыры. Обычные теории приводят нас к противоречиям. Согласно классическим моделям, поверхность черной дыры представляет собою высокоэнергетический барьер, испаряющий поступающие частички. Но теории квантовой механики не согласовываются с сингулярностью. Если вы хотите разобраться в фаззболе, то представьте, что мы присутствуем в двумерном мире (бумажный лист). И вот некто поместил на него цилиндр. Он существует в трех измерениях, но нам казался бы двумерным. А теперь представим, что есть подобные структуры (браны), которые воспринимаются нами с позиции четырех граней. Получается, что черная дыра – лишь наше восприятие высокомерной струнной структуры. Здесь нет горизонта событий, а края лишены четкости.



Самые самые в космосе

Часть 2
Часть 3
Часть 4

Источник: v-kosmose.com

Планета массой с Солнце

Эта особенность кварковых планет, по словам авторов статьи, дает ученым уникальную возможность, так как все остальные объекты такого рода фактически невозможно отличить от аналогичных им по размерам белых карликов или нейтронных звезд. В данном же случае их можно легко обнаружить, наблюдая за тем, как близко тот или иной мир подходит к светилу.

Руководствуясь этой идеей, Цзюнь Гэн и его команда детально изучили орбиты нескольких сотен ближайших к нам экзопланет, вращающихся вокруг пульсаров или белых карликов. Сразу четыре объекта из этого списка — планеты XTE J1807b, XTE J1751b, PSR 0636 b, и PSR J1807b — удовлетворяли всем критериям отбора.


Эти миры, как показали наблюдения за ними, совершают один оборот вокруг звезды меньше, чем за 1,5 часа, и очень близко подходят к поверхности пульсаров. Подобное сочетание свойств крайне маловероятно для нормальных планет, так как при переходе на подобную орбиту приливные силы должны разрушить их за мгновения по астрономическим меркам.

Китайские планетологи нашли еще пять подобных планет, вращающихся вокруг белых карликов. В этом случае ученые менее уверены в их природе, и поэтому они пока не причисляют их к числу кандидатов на роль миров, которые целиком состоят из экзотической кварковой материи.

Проверить эти гипотезы, как отмечает Цзюнь Гэн, можно будет в начале 2030 годов, когда на орбиту будет выведен гравитационный телескоп LISA. Его чувствительности хватит для того, чтобы обнаружить колебания пространства-времени, которые будут вырабатывать две подобных планеты у белых карликов и один мир у пульсара. Это позволит вычислить массу этих планет и доказать, что скопления "странной" кварковой материи действительно могут существовать в современной Вселенной.

Источник: nauka.tass.ru

Кварковая звезда

Стандартная модель нейтронных звёзд гласит, что нейтроны остаются в основном нетронутыми внутри этих плотных объектов. Таким образом, нейтронная звезда похожа на огромное атомное ядро, удерживаемое вместе гравитацией, а не сильным ядерным взаимодействием. Но мы не до конца понимаем, как нейтроны взаимодействуют при экстремальных температурах и плотностях. Возможно, что внутри нейтронной звезды нейтроны распадаются на суп из кварков, образуя так называемую кварковую звезду. Кварковые звёзды должны выглядеть как нейтронные, но при этом будут немного меньше.

Если кварковые звёзды существуют, то вполне вероятно, что верхние и нижние кварки с высокой энергией могут сталкиваться, создавая странные кварки. И здесь всё может быть, ну, немного странным. Странные кварки намного тяжелее, чем верхние и нижние кварки, поэтому странные кварки будут иметь тенденцию образовывать новый тип нуклонов, известный как стрэнджлеты. Простой стрэнджлет состоит из верхнего, нижнего и странного кварка. Поскольку стрэнджлеты намного плотнее протонов и нейтронов, контакт между ними разорвал бы протоны и нейтроны, что создало бы больше стрэнджлетов. По сути, если странная материя вступает в контакт с обычной материей, то последняя быстро превращается в странную материю. Таким образом во Вселенной может существовать всё, от странных звёзд до странных планет.

Кварковая звездаКварковая звездаИсточник: universetoday.ru

Звезды, эти источники света и жизни во Вселенной, могут казаться бессмертными, но, как и всё в этом мире, они не вечны. По крайней мере, активная фаза существования многих звезд, по космическим меркам достаточно коротка.

Звезды, чья масса не превышает солнечной, превратятся в голубых или белых карликов. Более массивные звезды закончат свою жизнь иначе. Сбросив в результате гравитационного коллапса свою внешнюю оболочку, обычная звезда с массой 1,5 солнечной или выше станет нейтронной звездой, плотной и горячей. Самые массивные, чья масса превышает массу Солнца в 8 раз, могут превратиться в черную дыру — самый плотный и загадочный объект во вселенной.

Но как считают некоторые астрофизики, существует еще один сценарий, при котором звезда, оставаясь по виду нейтронной, по своему составу будет совершенно иной, а именно кварковой.

«Начинка» нейтронных звезд представлена массой свободных нейтронов и некоторых других элементарных частиц, которые, подчиняясь принципу Паули, препятствуют колоссальной гравитации, стремящейся сжать материю в сингулярность. Обе эти силы уравновешивают друг друга, благодаря чему звезда остается стабильной. Однако эта стабильность вовсе не означает, что состав звезды непременно должен оставаться неизменным.

Силы гравитации может оказаться недостаточно, чтобы нейтронная звезда стала всепоглощающей черной дырой, но ее вполне может хватить для того, чтобы разрушить нейтроны, образовав удивительную материю, сплошь состоящую из свободно плавающих d-, u- и незначительного количество s-кварков, присутствующих в гиперонах. Это называется «странной материей».

Свойства составляющей кварковые звезды материи и впрямь необычные. По предварительным расчетам, она должна обладать огромным электрическим полем и столь же огромным поверхностным натяжением, впрочем, авторы исследования предложили и другую теорию, согласно которой поверхность кварковых звезд не отличается особо от поверхности обычных нейтронных звезд.

Только вот никаких доказательств существования кварковых звезд пока нет, да и сама теория основывается только на математических выкладках. Зная размер и массу нуклона, можно предположить, что при плотности 280 млн тонн на кубический миллиметр нуклоны находятся на очень близком расстоянии друг к другу. Поэтому нетрудно себе представить, что произойдет, если плотность вещества будет увеличена. А произойдет то, что нуклоны будут попросту разрушены и составляющие их кварки станут свободными, образовав нечто вроде кварковой жидкости.

Характерные признаки, по которым ученые собираются отбирать кварковые звезды среди нейтронных, тоже следуют из разработанных математических моделей. Согласно одной из таких моделей, разработанной американским астрофизиком Прашантом Джаикумаром, кварковые звезды должны остывать быстрее нейтронных, а значит и быть холоднее своих «одногодков».

Ну что же, можно только пожелать ученым удачи в их нелегком деле исследования космических глубин, и если их смелые предположения подтвердятся, это только в очередной раз засвидетельствует, насколько разнообразными и сложными по своей структуре могут быть звезды.

Источник: nauka-prosto.ru

Конец жизни звезды

Но что происходит, когда термоядерная реакция заканчивается? Заканчивается потому, что все легкие элементы истощились. Звезды массой до полутора солнечных, становятся белыми карликами — звездами, сжатие которых остановлено взаимодействием электронов между собой. Непрерывно двигающиеся электроны удерживают атомные ядра, не давая им провалиться под силой гравитации. Но давление электронов ограничено скоростью света, и поэтому при превышении звездой массы в 1.5 массы Солнца, электроны уже не в силах сдержать коллапс. В таком случае жизнь звезды заканчивается мощнейшим взрывом, когда часть материи развеивается в пространстве, а оставшаяся коллапсирует под действием силы тяжести. И если масса звезды превышает солнечную более чем в десять раз, то силу гравитации не в силах удержать уже ничто и звезда коллапсирует в объект бесконечной плотности — черную дыру.

Взрыв звезды

А если масса звезды лежит в диапазоне от 1.5 до 10 масс Солнца? Если эта масса от 1.5 до 3 масс Солнца, то дальнейший путь четко определён — это нейтронная звезда. Звезда, сжатие которой остановлено самими соприкоснувшимися атомными ядрами. Протоны и электроны при этом вдавливаются друг в друга, образуя нейтроны. Именно поэтому нейтронные звезды и называются нейтронными, потому что состоят преимущественно из нейтронов. Такие звезды, по сути своей являются одним колоссальным атомным ядром. Плотность этих звезд немыслима, крупица вещества такой звезды весит больше горного хребта, при массе в полторы солнечных её радиус около 11-13 километров. А само вещество проявляет очень интересные свойства. Главной силой внутри них становится сильное взаимодействие, которые и удерживает в обычных условиях протоны и нейтроны внутри ядра, не позволяя им разлететься.

Например, нейтроны в её ядре обладают сверхтекучестью, а протоны являются сверхпроводниками. Поверхность такой звезды скрыта под океаном глубиной в несколько сотен метров. А дно океана представляет собой кору толщиной в несколько километров. Эта кора состоит из атомных ядер, которые застыли в электронном газе. А между ядром и поверхностью нейтроны образуют сложные структуры вроде трубок или плоских слоёв. По некоторым гипотезам, на их основе даже возможно существование особой, нейтронной жизни.

Образование кварковой звезды

А как быть с теми звездами, чья масса больше 3 солнечных, но меньше 10? Здесь всё становится ещё интереснее, а вернее страннее. Атомные ядра уже не в состоянии сдерживать силу гравитации, и они сдавливаются ещё сильнее, распадаясь на составные части — кварки. Нейтроны и протоны состоят из двух видов, up и down кварк. Но помимо них также существуют их сородичи, так называемые странные кварки. Смешиваясь под действием гравитации в сплошной кварковый суп, образуется странное вещество. Если получившаяся звезда состоит только из up и down кварков, она является кварковой. Если же примешиваются странные кварки, то и звезду можно назвать странной. Кварковое вещество обладает свойствами ещё более интересными, чем нейтронное. Так кварковые звезды могут иметь свойство «цветной сверхпроводимости» связанное с ещё одним параметров кварков — цветом. На поверхности таких звезд свирепствуют чудовищные электрические поля, своей силой способные соперничать даже с гравитацией.

Кандидаты

Но как же обнаружить кварковые звезды? А это очень затруднительно, ведь они могут быть покрыты слоем нейтронного вещества, и со стороны казаться обычной нейтронной звездой. Но такие способы имеются. Одним из таких является большая скорость остывания кварковой звезды по сравнению с нейтронной. Другим способом является сравнение мощности взрыва сверхновой, взрыв кварковой сверхновой является одним из самых мощных всплесков энергии во вселенной.

Одним из кандидатов на кварковые звезды является RX J1856.5-3754, нейтронная звезда, находящаяся всего в 150 световых годах от Солнца, чей размер значительно меньше, чем свойственно нейтронным звездам. Другой же кандидат, звезда 3C58, отличается слишком высокой скоростью остывания для нейтронной звезды. Но этих данных все равно недостаточно, для признания существования кварковых звезд. Можно лишь признать, что эти кандидаты не похожи на правильные нейтронные звезды. Но не то, что они являются именно кварковыми звездами, которые так и остаются лишь гипотетическими космическими объектами.
Кварковая звезда

Источник: SpaceGid.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.