Холодная кварковая: в центре нейтронных звезд есть странная форма материи — исследование

Нейтронные звезды чудовищно плотны: целых две солнечные массы могут быть сжаты внутри сферы диаметром 25 км. Эти астрофизические объекты можно рассматривать как гигантские атомные ядра, гравитация которых сжимает их сердцевину до плотностей, во много раз превышающих плотности отдельных протонов и нейтронов. Это делает нейтронные звезды интересными астрофизическими объектами с точки зрения физики элементарных частиц и ядерной физики.

Давняя проблема: может ли огромное давление в центре нейтронных звезд сжимать протоны и нейтроны в новое состояние материи — холодную кварковую материю. В этой экзотической форме отдельные протоны и нейтроны больше не существуют.

«Составляющие их кварки и глюоны освобождаются от своего типичного цветового ограничения и могут двигаться почти свободно», — объясняет Алекси Вуоринен, профессор теоретической физики элементарных частиц в Хельсинкском университете.

В новой статье, опубликованной в журнале Nature Communications, группа из Хельсинкского университета представила первую в истории количественную оценку вероятности существования ядер кварковой материи внутри массивных нейтронных звезд. Они показали, что, основываясь на астрофизических наблюдениях, кварковая материя почти неизбежна в самых массивных нейтронных звездах: вероятность в диапазоне 80–90%.

Ключевым моментом в получении новых результатов стал массивный набор суперкомпьютерных вычислений. Однако, чтобы окончательно решить загадку требуется поймать гравитационные волны от столкновения двух нейтронных звезд.