Астрофизики, возможно, обнаружили первую кварковую звезду

Массы всех обнаруженных до недавнего времени нейтронных звёзд не противоречили теоретическим предсказаниям, существующим в диапазоне от 1,17 до 2,3 масс Солнца. Однако в новом исследовании астрофизики из Тюбингенского университета в Германии сообщили об открытии нейтронной звезды с массой значительно ниже теоретического нижнего предела. Эта странная нейтронная звезда находится в центре остатка сверхновой HESS J1731-347. Этот объект состоит из материала, выброшенного при взрыве, а также межзвездного вещества, по которому распространяется ударная волна, и находится на расстоянии около 8150 световых лет от Земли.

Исследовательская группа под руководством Виктора Дорошенко проанализировала данные наблюдений остатка, собранные астрометрической космической обсерваторией Gaia и рентгеновским космическим телескопом XMM-Newton, и определила радиус нейтронной звезды, её массу и спектр теплового излучения. Радиус около 10,4 километра и температура поверхности около 2 миллионов градусов Цельсия оказались вполне типичными для объектов такого рода, но масса, равная лишь 77 % массы нашего Солнца, озадачила астрономов.

Астрофизики предложили два возможных объяснения несоответствия между теоретическим предсказанием минимальной массы нейтронной звезды и значением, измеренным в их исследовании. Первый из них заключается в том, что установленные свойства вещества в нейтронной звезде могут на самом деле отличаться от того, что учёные считали ранее. Эти свойства согласуются с некоторыми существующими моделями строения нейтронных звезд, опровергая другие. Второе объяснение заключается в том, что обнаруженный объект является не нейтронной, а кварковой звездой. Гипотеза о существовании таких объектов впервые была высказана в 1965 году советскими физиками Дмитрием Иваненко и Дмитрием Курдгелаидзе. Идея основана на предположении, что при экстремальных давлениях в коллапсирующих ядрах звёзд нейтроны настолько сжимаются, что распадаются на составляющие их элементарные частицы, называемые кварками. Под действием этой интенсивной гравитации и сильного взаимодействия, хотя и свободные, кварки слипаются вместе, образуя кварковую звезду.

Если обнаруженный в текущем исследовании объект на самом деле оказывается одной из таких звёзд, то противоречие между теорией и наблюдениями исчезает — предел минимальной массы, о котором шла речь выше, относится только к нейтронным, а не кварковым звездам. Открытие кварковых звёзд позволило бы учёным глубже понять саму природу и поведение кварков.