Странная звезда
Странная звезда , также называемая странной кварковой звездой. [1] : 352 — гипотетический компактный астрономический объект, кварковая звезда, состоящая из странной кварковой материи . [2] [3] [4]
Странные звезды могут существовать без учета предположения Бодмера-Виттена об устойчивости при околонулевых температурах и давлениях, поскольку странная кварковая материя может образовываться и оставаться стабильной в ядре нейтронных звезд точно так же, как и обычная кварковая материя. [5] Такие странные звезды, естественно, будут иметь слой коры из нейтронного вещества . Глубина слоя коры будет зависеть от физических условий и обстоятельств всей звезды и от свойств странной кварковой материи в целом. [6] Звезды, частично состоящие из кварковой материи (включая странную кварковую материю), также называют гибридными звездами . [7] [8] [9] [10]
Коллапс слоя коры странных звезд является одной из предполагаемых причин быстрых радиовсплесков . [7] [8] [9] [10]
Теоретическое описание
[ редактировать ]Нейтронные звезды образуются, когда коллапс звезды происходит с такой силой, что гравитация заставляет субатомные частицы , такие как протоны и электроны, сливаться в нейтрально заряженные нейтронные частицы, высвобождая поток нейтрино . Если образовавшееся нейтральное ядро сможет сохранять форму и не схлопнуться в черную дыру , в результате получится невероятно плотное небесное тело, полностью состоящее из нейтральных незаряженных частиц.
Протоны и нейтроны состоят из трёх кварков : протон — из двух верхних кварков и одного нижнего кварка , нейтрон — из двух нижних кварков и одного верхнего кварка. Предполагается, что внутри нейтронных звезд условия настолько экстремальны, что происходит процесс, известный как деконфайнмент : субатомные частицы растворяются и оставляют составляющие их кварки в виде свободных частиц. Температура и давление заставят эти кварки сжаться вместе до такой степени, что они образуют гипотетическую фазу материи, известную как кварковая материя . Если это произойдет, нейтронная звезда станет « кварковой звездой ». Если давление достаточно велико, кварки могут подвергнуться еще большему воздействию и превратиться в странные кварки , которые затем будут взаимодействовать с другими «нестранными» кварками, образуя странную материю . Если это произойдет, кварковая звезда станет странной звездой.
Характеристики
[ редактировать ]Ранние работы по странной кварковой материи предполагали, что это будет однородная жидкость, но другие модели предполагают, что это будет однородная жидкость. [11] гетерогенная альтернатива с положительно заряженными « самородками странных кварков », встроенными в отрицательно заряженный электронный газ. [1] Эта структура уменьшает внешнее электрическое поле и изменение плотности звезд по сравнению с предыдущими теоретическими ожиданиями, в результате чего такие звезды кажутся почти неотличимыми от обычных нейтронных звезд.
В других теоретических работах утверждается, что:
Резкая граница между кварковой материей и вакуумом будет иметь совсем другие свойства, чем поверхность нейтронной звезды. [12]
Обращаясь к ключевым параметрам, таким как поверхностное натяжение и электрические силы , которыми пренебрегали в первоначальном исследовании, результаты показывают, что, пока поверхностное натяжение ниже низкого критического значения, большие страглеты действительно неустойчивы к фрагментации, а странные звезды естественным образом имеют сложные страглеты. корки, аналогичные коркам нейтронных звезд. [12]
Коллапс коры
[ редактировать ]Чтобы кора странной звезды разрушилась, она должна в той или иной форме аккрецировать материю из своего окружения.
Выброс даже небольших количеств ее вещества вызывает каскадное воздействие на кору звезды. [13] Считается, что это приводит к массивному высвобождению магнитной энергии, а также пар электронов и позитронов на начальных этапах стадии коллапса. Это высвобождение частиц высокой энергии и магнитной энергии за такой короткий период времени приводит к тому, что вновь высвободившиеся пары электронов и позитронов направляются к полюсам странной звезды из-за увеличения магнитной энергии, создаваемой первоначальным выделением вещества странной звезды. . Как только эти пары электронов/позитронов направляются к полюсам звезды, они затем выбрасываются с релятивистскими скоростями, что, как предполагается, является одной из причин быстрых радиовсплесков.
Первичные странные звезды
[ редактировать ]Теоретические исследования показали, что кварковые звезды могут возникнуть не только из нейтронных звезд и мощных сверхновых , но и в ходе ранних космических фазовых разделений после Большого взрыва . [14]
Если эти первичные кварковые звезды смогут превратиться в странную кварковую материю до того, как внешние условия температуры и давления ранней Вселенной сделают их нестабильными, они могут стать стабильными, если предположение Бодмера-Виттена окажется верным. Такие первозданные странные звезды могли сохраниться и по сей день. [14]
Наблюдаемость
[ редактировать ]Предполагается, что странные карлики, в отличие от нейтронных звезд со странными ядрами, отличаются от белых карликов. Проанализирована база данных белых карликов. Знание массы и поверхностной гравитации звезды позволяет рассчитать ее радиус. Команда, которая сравнила 40 000 белых карликов с соотношением массы и радиуса белых карликов, обнаружила, что большинство из них следуют этому соотношению. Восемь исключений были намного меньше по размеру и соответствовали предсказаниям для странного карлика. [15]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Пейдж, Дэни; Редди, Санджай (1 ноября 2006 г.). «Плотная материя в компактных звездах: теоретические разработки и ограничения наблюдений» . Ежегодный обзор ядерной науки и науки о элементарных частицах . 56 (1): 327–374. arXiv : astro-ph/0608360 . дои : 10.1146/annurev.nucl.56.080805.140600 . ISSN 0163-8998 .
- ^ Алкок, Чарльз; Фархи, Эдвард; Олинто, Анджела (1986). «Странные звезды» . Астрофиз. Дж . 310 : 261–272. Бибкод : 1986ApJ...310..261A . дои : 10.1086/164679 . Архивировано из оригинала 02 апреля 2019 г. Проверено 16 ноября 2018 г.
- ^ П., Гензель; Р., Шеффер; Дж. Л., Здуник (1986). «Странные кварковые звезды» . Астрономия и астрофизика . 160 . Архивировано из оригинала 22 марта 2022 г. Проверено 16 ноября 2018 г.
- ^ Вебер, Фридолин; и др. (1994). Звезды странной материи . Труды: Странность и кварковая материя . Всемирная научная. Бибкод : 1994кв.м..симп....1Вт .
- ^ Стюарт Л. Шапиро; Саул А. Теукольский (20 ноября 2008 г.). Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды: физика компактных объектов . Джон Уайли и сыновья. стр. 2 и далее. ISBN 978-3-527-61767-8 . Архивировано из оригинала 3 августа 2020 года . Проверено 16 апреля 2018 г.
- ^ Кодама Такеши; Чунг Кай Чеонг; Дуарте Серхио Хосе Барбоза (1 марта 1990 г.). Релятивистские аспекты ядерной физики - Международный семинар в Рио-де-Жанейро . #Н/Д. стр. 241–. ISBN 978-981-4611-69-5 . Архивировано из оригинала 19 августа 2020 года . Проверено 16 апреля 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Алфорд, Марк Г.; Хан, София; Пракаш, Мадаппа (2013). «Общие условия для стабильных гибридных звезд». Физический обзор D . 88 (8): 083013. arXiv : 1302.4732 . Бибкод : 2013PhRvD..88h3013A . дои : 10.1103/PhysRevD.88.083013 . S2CID 118570745 .
- ^ Jump up to: а б Гоял, Ашок (2004). «Гибридные звезды». Прамана . 62 (3): 753–756. arXiv : hep-ph/0303180 . Бибкод : 2004Прама..62..753Г . дои : 10.1007/BF02705363 . S2CID 16582500 .
- ^ Jump up to: а б Бенич, Санджин; Блашке, Дэвид; Альварес-Кастильо, Дэвид Э; Фишер, Тобиас; Типель, Стефан (2015). «Новое кварк-адронное гибридное уравнение состояния для астрофизики». Астрономия и астрофизика . 577 : А40. arXiv : 1411.2856 . Бибкод : 2015A&A...577A..40B . дои : 10.1051/0004-6361/201425318 . S2CID 55228960 .
- ^ Jump up to: а б Альварес-Кастильо, защитник; Бенич, С; Бляшке, Д; Хан, София; Типель, С (2016). «Предел массы нейтронной звезды на уровне 2 M ⊙ подтверждает существование CEP». Европейский физический журнал А. 52 (8): 232. arXiv : 1608.02425 . Бибкод : 2016EPJA...52..232A . дои : 10.1140/epja/i2016-16232-9 . S2CID 119207674 .
- ^ Джайкумар, П.; Редди, С.; Штайнер, AW (2006). «Странная поверхность звезды: корка с самородками». Письма о физических отзывах . 96 (4): 041101. arXiv : nucl-th/0507055 . Бибкод : 2006PhRvL..96d1101J . doi : 10.1103/PhysRevLett.96.041101 . ПМИД 16486800 . S2CID 7884769 .
- ^ Jump up to: а б Алфорд, Марк Г.; Раджагопал, Кришна; Редди, Санджай; Штайнер, Эндрю В. (2006). «Устойчивость странных звездных корок и странгелетов». Физический обзор D . 73 (11): 114016. arXiv : hep-ph/0604134 . Бибкод : 2006PhRvD..73k4016A . дои : 10.1103/PhysRevD.73.114016 . S2CID 35951483 .
- ^ Шамель, Николя; Гензель, Павел (2008). «Физика нейтронных звездных корок» . Живые обзоры в теории относительности . 11 (1): 10. arXiv : 0812.3955 . Бибкод : 2008LRR....11...10C . дои : 10.12942/lrr-2008-10 . ISSN 1433-8351 . ПМК 5255077 . ПМИД 28163609 .
- ^ Jump up to: а б Виттен, Эдвард (1984). «Космическое разделение фаз». Физический обзор D . 30 (2): 272–285. Бибкод : 1984PhRvD..30..272W . дои : 10.1103/PhysRevD.30.272 .
- ^ Курбан, Абдусаттар; Хуан, Юн-Фэн; Гэн, Цзинь-Цзюнь; Цзун, Хун-Ши (27 мая 2022 г.). «Поиски странных объектов кварковой материи среди белых карликов». Буквы по физике Б. 832 : 137204. arXiv : 2012.05748 . Бибкод : 2022PhLB..83237204K . дои : 10.1016/j.physletb.2022.137204 . S2CID 228083632 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Чжан, Юэ; Гэн, Цзинь-Цзюнь; Хуан, Юн-Фэн (2018). «Быстрые радиовсплески от коллапса странных звездных корок» . Астрофизический журнал . 858 (2): 88. arXiv : 1805.04448 . Бибкод : 2018ApJ...858...88Z . дои : 10.3847/1538-4357/aabaee . S2CID 119245040 . – Оригинальный источник научной статьи
- «Являются ли таинственные быстрые радиовсплески результатом коллапса странных звездных корок?» . 19 мая 2018 г. – Упрощенная разбивка указанной научной статьи.
