Странное ядро из кварковой материи может существовать в нейтронных звездах
В конце жизни звезды ядерный синтез прекращается, и возникающее в результате давление больше не является достаточным для противодействия гравитационной силе. Этот коллапс может привести к образованию нейтронных звезд, которые состоят из самой плотной материи во Вселенной. Однако состав нейтронных звезд был предметом многочисленных споров.
Основываясь на наблюдениях нейтронных звезд и теории квантовой хромодинамики, исследовательская группа под руководством проф. Фань Ичжун из обсерватории Пурпурной горы (PMO) Китайской академии наук (CAS) обнаружила, что ядро из кварковой материи, вероятно, существует в массивных нейтронных звездах. Наблюдение за этим экзотическим ядром предоставляет уникальную возможность изучить уравнение состояния (EOS) плотной материи, в частности переход от адронной к кварковой материи.
Исследование было опубликовано в Science Bulletin 11 апреля.
Исследователи проанализировали данные о массе и радиусе нейтронной звезды, гравитационных волнах от слияния двойных нейтронных звезд и теоретических ограничениях из расчетов квантовой хромодинамики. Воспользовавшись совместной информацией и недавно разработанным статистическим методом, исследователи детально изучили структуру EOS плотной материи.
Они обнаружили, что пиковая структура скорости звука EOS обычно появляется в задней части, где плотность ниже центральной плотности массивной нейтронной звезды. Такое немонотонное поведение наводило на мысль, что состояние отличается от чистой адронной материи.
Кроме того, ученые нашли подтверждение существования экзотического ядра в нейтронных звездах, более чем в 0,98 раза превышающего самую массивную из них, основываясь на апостериорной модели, которая удовлетворяет как наблюдательным, так и теоретическим ограничениям.
Количественный анализ показал, что состояние в центре самой массивной нейтронной звезды мягче, чем типичная адронная материя (даже с гиперонами), и вполне вероятно наличие значительного экзотического ядра (>1 км).
