Ενδείξεις ύπαρξης πυρήνα κουαρκ στο εσωτερικό αστέρων νετρονίων

Ισχυρά στοιχεία που υποδεικνύουν την παρουσία ύλης κουάρκ στους πυρήνες των πιο μαζικών αστέρων νετρονίων ανακάλυψαν ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ελσίνκι. 






Κατέληξαν σε αυτό το συμπέρασμα ύστερα από συνδυαστική μελέτη αποτελεσμάτων από πρόσφατες θεωρητικές έρευνες πάνω στις καταστατικές εξισώσεις που διέπουν το εσωτερικό αυτών των αστέρων και σε παρατηρησιακές μετρήσεις βαρυτικών κυμάτων από μεταξύ τους συγκρούσεις.

Η εξαιρετικά συμπυκνωμένη ύλη που απαρτίζει το εσωτερικό των αστέρων νετρονίων είναι τέτοια ώστε τα νετρόνια και τα πρωτόνια να είναι τόσο συνωστισμένα που χονδρικά ολόκληρο το άστρο να  μπορεί να θεωρείται ένας μεγάλος πυρήνας. Παρόλα αυτά η εσωτερική δομή του εσωτερικού του αστέρα νετρονίων έχει τη μορφή του Σχήματος 1.

Σχήμα 1: Δομή αστέρα νετρονίων

Γενικά είναι ανοικτό ζήτημα για την επιστημονική κοινότητα τι μορφής είναι η ύλη, σε ποια κατάσταση βρίσκεται και τι φυσική την διέπει σε βάθος που ξεπερνά τον εσωτερικό φλοιό. Ιδιαίτερα δε για τους πυρήνες των μεγαλύτερων αστέρων, όπου η πυρηνική ύλη καταρρέει σε μια ακόμα μεγαλύτερες πυκνότητες, όπου οι ίδιοι οι πυρήνες παύουν να υπάρχουν, μας είναι άγνωστες οι συνθήκες που επικρατούν εκεί καθώς επίσης και το κατά πόσο η ύλη βρίσκεται σε πιο εξωτική κατάσταση λαμβάνοντας μορφή κουάρκ. 

Σε πρόσφατη έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Nature Physics, τα μέλη ερευνητικής ομάδας από το University of Helsinki δίνουν θετική απάντηση σε αυτό το ερώτημα. Όπως δηλώνει ένα από αυτά, ο αναπληρωτής καθηγητής Aleksi Vuorinen, «Η επιβεβαίωση της ύπαρξης πυρήνων κουάρκς μέσα σε αστέρες νετρονίων ήταν ένας από τους πιο σημαντικούς στόχους της φυσικής από τότε που εξετάστηκε αυτό το ενδεχόμενο πριν από περίπου 40 χρόνια».

Σύμφωνα με τη μελέτη, η ύλη που βρίσκεται στο εσωτερικό των πυρήνων των μεγαλύτερων σε μάζα και ακτίνα σταθερών αστέρων νετρονίων μοιάζει περισσότερο στην ύλη κουάρκ από ό,τι στη συνήθη πυρηνική. Συγκεκριμένα, σε αστέρες νετρονίων με μάζα ίση με 1,4 φορές την Ηλιακή ο πυρήνας φαίνεται να απαρτίζεται από νετρόνια. Από την άλλη μεριά, στους πιο μαζικούς αστέρες όπως για παράδειγμα, αστέρα νετρονίων με μάζα περίπου 2 Ηλιακές και ακτίνα 12 χιλιόμετρα υπολόγισαν ότι περιέχει πυρήνα ύλης κουαρκ ακτίνας 6,5 χιλιόμετρα. Όπως υποδεικνύουν οι υπολογισμοί, σε αυτού του είδους τα άστρα η διάμετρος του πυρήνα ύλης κουάρκ μπορεί να υπερβαίνει το ήμισυ του συνολικού αστέρα. Ωστόσο ο Vuorinen τονίζει πως υπάρχουν ακόμα πολλές αβεβαιότητες που σχετίζονται με την ακριβή δομή των αστέρων νετρονίων. 

Όσον αφορά στο τι μπορεί να σημαίνει η ανακάλυψη της ύλης κουάρκ, ο Vuorinen σημειώνει πως «υπάρχει ακόμα μια μικρή αλλά όχι ανύπαρκτη πιθανότητα όλοι οι αστέρες νετρονίων να αποτελούνται από πυρηνική ύλη μόνο. Αυτό που ήμασταν ωστόσο σε θέση να κάνουμε ήταν να ποσοτικοποιήσουμε αυτό που θα απαιτούσε αυτό το σενάριο. Εν ολίγοις, η συμπεριφορά της πυκνής πυρηνικής ύλης θα έπρεπε να είναι πολύ περίεργη. Για παράδειγμα, η ταχύτητα του ήχου θα έπρεπε να φτάνει περίπου αυτήν του φωτός».


Αρθρογραφεί ο Μπίλης [Planitikos Team]

Πηγές: 123

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου