Kvarkkitähti

Kvarkkitähti  on hypoteettinen kosminen esine , joka koostuu niin kutsutusta " kvarkkiaineesta " [1] . Vielä ei ole selvää, onko aineen siirtyminen kvarkkitilaan palautuva, eli palaako kvarkkiaine neutroniaineeksi paineen alenemisen myötä. Kuten mallinnus osoittaa, "kvarkkikaasussa", joka oletettavasti koostuu kvarkkitähdestä, pitäisi olla suuri määrä s-kvarkkeja , joten joskus kvarkkitähtiä kutsutaan myös "outoiksi" tähdiksi [2] .

Kvarkkitähtien olemassaolon hypoteesin esittivät ensimmäisen kerran D. D. Ivanenko ja D. F. Kurdgelaidze vuonna 1965 [1] .

Muodostelu

Oletetaan, että kun neutronitähdistä muodostuva degeneroitunut kaasu on riittävän paineen alaisena tähden tai sen luovan supernovan painovoiman vuoksi, yksittäiset neutronit hajoavat kvarkeiksi ( u-kvarkeiksi ja d-kvarkeiksi ), joista ne ovat muodostuu muodostaen sellaista kvarkkimaista ainetta. Tämä muunnos voidaan rajoittaa vain neutronitähden keskustaan ​​tai muuttaa se kokonaan fyysisistä olosuhteista riippuen. Tällaisia ​​tähtiä kutsutaan kvarkkitähdiksi. [3] [4]

Aineen ominaisuudet

Tämän tyyppisten esineiden tulee sisältää ainetta sellaisessa tilassa, jossa kaikki neljä modernin fysiikan tuntemaa aineen perusvuorovaikutusta ovat samanaikaisesti aktiivisia:

1. Gravitaatiovuorovaikutus ;
2. Sähkömagneettinen vuorovaikutus ;
3. Heikko ydinvoima
4. Vahva ydinvoima .

Neutronitähtien sisällä vallitsevissa olosuhteissa, joissa tiheys on erittäin suuri, mutta lämpötila on selvästi alle 10 12 K, kvarkkiaineella ennustetaan teorian mukaan olevan tiettyjä ominaisuuksia. odotetaan käyttäytyvän kuin Fermi - neste ja sillä on värillinen suprajohtavuus Tällaisia ​​ääriolosuhteita ei voida tällä hetkellä luoda uudelleen laboratorioissa , joten tällaista ainetta ei voida tutkia suorilla kokeilla. [5]

U- ja d-kvarkeista koostuvalla kvarkkiaineella on erittäin korkea Fermi-energia verrattuna tavalliseen atomiaineeseen ja se on stabiili vain äärimmäisissä lämpötiloissa ja/tai paineissa . Tämä viittaa siihen, että vain neutronitähdet, joiden ydin on kvarkkiaine, voivat olla pysyviä kvarkkitähtiä. [6] [7]

Strange Stars

Laskelmien mukaan korkeaa Fermi-energiaa , joka tekee tavallisesta kvarkkiaineesta epästabiilia alhaisissa lämpötiloissa ja paineissa, voidaan vähentää merkittävästi muuttamalla riittävä määrä u- ja d-kvarkeja s-kvarkeiksi . Tällaista kvarkkiainetta kutsutaan oudoksi aineeksi . Hypoteettisia tähtiä, jotka koostuvat sellaisista aineista, kutsutaan outoiksi tähdiksi . [kahdeksan]

Tähtiehdokkaat

Vuodesta 2021 lähtien kvarkkitähtien olemassaoloa ei pidetä todisteena. On olemassa teoreettiset edellytykset sille, että neutronitähdet voidaan muuttaa kvarkkitähteiksi [9] . Pulsarien valinta kvarkkitähtien ehdokkaiksi tehdään niiden pyörimisjakson analyysin tulosten perusteella mahdollisen neutronitähtien pyörimisnopeuden rajan ylityksen osalta . Esimerkiksi nopeasti pyörivää pulsaria XTE J1739-285 pidetään mahdollisena kvarkkitähdenä . Myös tällaisten esineiden massan tulisi olla lähellä neutronitähtien sallitun massan ylärajaa ja viimeaikaisten tutkimusten mukaan 2–2,5 M ☉ [10] . Seuraavien esineiden katsotaan koostuvan mahdollisesti aineen tilan kvarkkimuodosta :

• RX J1856.5-3754 . Tämä esine löydettiin alun perin neutronitähtenä ja sijaitsee 150 valovuoden etäisyydellä aurinkokunnasta, mutta vuonna 2002 J. Drake (JJ Drake) ja hänen kollegansa ehdottivat Chandra -teleskoopin päivitettyjä tietoja käyttäen , että ruumis voisi olla kvarkkitähti, joka on kaukana aurinkokunnasta noin 400 valovuoden etäisyydellä ja jonka säde on 3,8-8,2 km (vastaan ​​12 km neutronille) [11] . Tämä oletus ei kuitenkaan vahvistunut myöhemmin. Uudet havainnot tästä tähdestä vahvistivat Draken et al.:n saaman etäisyysarvion, mutta parantunut spektrianalyysi johti säteen uudelleenarviointiin, joka osoittautui paljon suuremmaksi [12] [13] .
• Kanadalaisen Calgaryn yliopiston tutkijat ehdottavat, että 18. syyskuuta 2006 löydetty kirkkaan supernovan SN 2006gy jäännös voi olla kvarkkitähti.
• Relativistiset objektit supernovien SN 2005gj , SN 2005ap ja ASASSN-15lh tilalla .

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 Ivanenko D.D. , Kurdgelaidze D.F. Kvarkkitähtien hypoteesi // Astrofysiikka. - 1965. - T. 1 . - S. 479-482 .
2. ↑ M. E. Prokhorov. Tähdet, kvarkit ja neutronit . Astronet (15. huhtikuuta 2002). Haettu 12. maaliskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 12. kesäkuuta 2008. (Venäjän kieli)
3. ↑ Shapiro, Stuart L.; Teukolsky, Saul A. Mustat aukot, valkoiset kääpiöt ja neutronitähdet: Kompaktien  objektien fysiikka . - Wiley, 2008. - ISBN 978-0471873167 .
4. ↑ Neutronitähtien sisätilojen fysiikka / Blaschke, David; Sedrakian, Armen; Glendenning, Norman K. - Springer-Verlag , 2001. - T. 578. - (Fysiikan luentomuistiinpanot). - ISBN 978-3-540-42340-9 . - doi : 10.1007/3-540-44578-1 .
5. ↑ Alford, Mark G.; Schmitt, Andreas; Rajagopal, Krishna; Schafer, Thomas. Värillinen suprajohtavuus tiheässä kvarkkiaineessa  // Reviews of Modern Physics  . - 2008. - Voi. 80 , ei. 4 . - s. 1455-1515 . - doi : 10.1103/RevModPhys.80.1455 . - . - arXiv : 0709.4635 .
6. ↑ Witten, Edward. Kosminen faasien erottaminen  (englanti)  // Physical Review D . - 1984. - Voi. 30 , ei. 2 . - s. 272-285 . - doi : 10.1103/PhysRevD.30.272 . - .
7. ↑ Farhi, Edward; Jaffe, Robert L. Strange matter  // Physical Review D  . - 1984. - Voi. 30 , ei. 11 . - s. 2379 . - doi : 10.1103/PhysRevD.30.2379 . - .
8. ↑ Alcock, Charles; Farhi, Edward; Olinto, Angela. Strange stars  (englanniksi)  // The Astrophysical Journal . - IOP Publishing , 1986. - Voi. 310 . - s. 261-272 . - doi : 10.1086/164679 . - .
9. ↑ Auttaako pimeä aine outojen tähtien syntyä? // Elementy.ru, 2010 . Käyttöpäivä: 29. lokakuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 18. marraskuuta 2011. (määrätön)
10. ↑ Laskelmat viittaavat massiivisiin kvarkkitähtiin . Arkistoitu 9. marraskuuta 2011 Wayback Machinessa , physicsworld.com , 15.1.2010
11. ↑ JJ Drake et ai. Onko RX J1856.5-3754 Quark Star?  (englanniksi)  // Astrophys. J.. - 2002. - Voi. 572 . - s. 996-1001 .
12. ↑ WCG Ho et ai. Magneettiset vetyilmakehän mallit ja neutronitähti RX J1856.5-3754   // Ma . Ei. R. astron. Soc.. - 2007. - Vol. 375 . - s. 821-830 .
13. ↑ Katso myös keskustelu ja viitteet artikkelissa: A. Yu. Potekhin. Neutronitähtien fysiikka  // Fysikaalisten tieteiden edistysaskel . - Venäjän tiedeakatemia , 2010. - T. 180 . - S. 1279-1304 . (Venäjän kieli)

Kirjallisuus

• Kokkede J. Kvarkkiteoria . - M .: Mir , 1971. - S.  27 . — 341 s.
• Superdense QCD Matter and Compact Stars / Blaschke, David; Sedrakian, David. - Springer, 2003. - V. 197. - (NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry). — ISBN 978-1-4020-3428-2 . - doi : 10.1007/1-4020-3430-X .
• Neutronitähtien sisätilojen fysiikka / Blaschke, David; Sedrakian, Armen; Glendenning, Norman K. - Springer-Verlag , 2001. - T. 578. - (Fysiikan luentomuistiinpanot). - ISBN 978-3-540-42340-9 . - doi : 10.1007/3-540-44578-1 .
• Luennot kvarkkiaineesta / Plessas, Willibald; Mathelitsch, Leopold. - Springer, 2002. - T. 583. - (Fysiikan luentomuistiinpanot). - ISBN 978-3-540-43234-0 . - doi : 10.1007/3-540-45792-5 .

Linkit

• Popular Mechanic Arkistoitu 8. tammikuuta 2013 Wayback Machinessa
• Onko RX J185635-375 Quark Star? Arkistoitu 28. elokuuta 2017 Wayback Machineen 
• "Strange" Starsin näkeminen arkistoitu 6. kesäkuuta 2011 Wayback Machinessa 
• Quark Stars voisi tuottaa suurimman räjähdyksen Arkistoitu 19. marraskuuta 2012 Wayback Machinessa 
• Drake; Marshall; Dreizler; vapaamies; fruscione; Juuda; Kashyap; Nicastro; Herne. Onko RX J185635-375 Quark Star? (englanniksi)  // The Astrophysical Journal . - IOP Publishing , 2002. - Voi. 572 , no. 2 . - s. 996-1001 . - doi : 10.1086/340368 . - . - arXiv : astro-ph/0204159 .
• Sagert, Irina; Wietoska, Mirjam; Schaffner-Bielich, Jürgen. Outoja eksoottisia valtioita ja kompakteja tähtiä  //  Journal of Physics G. - 2006. - Voi. 32 , ei. 12 . — P. S241–S249 . - doi : 10.1088/0954-3899/32/12/S30 . - . - arXiv : astro-ph/0608317 .

Sanakirjat ja tietosanakirjat	iso kiinalainen Hienoa norjalaista