Эти “странные” планеты могут состоять из экзотической материи

Странные планеты
Известно, что вокруг пульсара PSR B1257 + 12 вращаются три планеты. Авторы и права: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC).

Астрономы считают, что шесть экзопланет, вращающихся вокруг нескольких пульсаров могут состоять из экзотической материи, известной как “странная материя”.

Атомы, составляющие обычную материю, имеют ядра, состоящие из протонов и нейтронов, а протоны и нейтроны состоят из субатомных частиц, называемых кварками. Есть шесть видов кварков: верхний, нижний, очарованный, странный, истинный и красивый. Верхние и нижние кварки самые лёгкие. Каждый протон содержит два верхних кварка и один нижний кварк, тогда как каждый нейтрон имеет два нижних кварка и один верхний кварк.

Учёные изучили странные кварки благодаря использованию ускорителей частиц, но эти кварки быстро распались на более стабильные частицы. Однако предыдущие исследования показали, что странные кварки могут оказаться стабильными в сверхплотных звёздных трупах, известных как нейтронные звёзды.

Нейтронные звёзды – это остатки крупных звёзд, погибших в результате катастрофических взрывов, известных как сверхновые, каждая из этих звёзд имеет массу, примерно в 1,3–2,5 раза превышающую массу Солнца, и умещается в сферу размером с небольшой город или около 20 километров в поперечнике. Их название происходит от их экзотического состава: мощные гравитационные силы этих остатков сжимают протоны и электроны, образуя нейтроны.

Нейтронная звезда
Типичная нейтронная звезда меньше среднего города. Авторы и права: Goddard Space Flight Center.

Теоретически при экстремальных давлениях, обнаруживаемых в ядрах особо тяжёлых нейтронных звёзд, нейтроны могут распасться на кварки. Предыдущие работы предполагали, что при достаточном давлении половина нижних кварков нейтронов может превратиться в странные кварки, что приведёт к возникновению странных кварковых звёзд, состоящих из странной материи.

В принципе, странная материя должна быть тяжелее и стабильнее обычной. Более того, она может даже превращать обычную материю, с которой сталкивается, в более странную материю. Предыдущие исследования показали, что странная кварковая звезда, которая иногда выбрасывает странную материю, может преобразовать нейтронную звезду, вращающуюся вокруг неё в двойной системе, в странную кварковую звезду всего за 1 миллисекунду – 1 секунду.

“Предыдущая работа также показала, что нейтронные звёзды и странные кварковые звёзды должны иметь очень похожие средние плотности”, – сказал Цзинь-Цзюнь Гэн, астрофизик из Нанкинского университета в Китае и соавтор нового исследования, которое идентифицировало экзопланеты, возможно, состоящие из странной материи.

Однако предыдущие исследования также показали, что планеты, состоящие из странной материи, могут существовать, и что учёные могут отличить эти планеты от планет, состоящих из обычного вещества, по их плотности. Обычные планеты имеют плотность не более 30 граммов на кубический сантиметр. Напротив, странные планеты обычно имеют плотность около 400 триллионов граммов на кубический сантиметр. Для сравнения: золото имеет плотность около 19,3 грамм на кубический сантиметр.

“Хотя странная кварковая звезда очень похожа на нейтронную звезду, разница между странной планетой и нормальной планетой огромна”, – сказал Гэн.

Чрезвычайная плотность странных планет означает, что они могут выжить, даже если они окажутся на расстоянии 23,7 километров от странной кварковой звезды, вокруг которой они вращаются, практически касаясь её поверхности. К слову, орбита нормальной планеты может находится не ближе чем в 560 тысячах километров от звезды. Если планета окажется ближе к мёртвой звезде, то она будет разорвана гравитационным притяжением последней.

Теперь, основываясь на обнаруженной особенности этих странных миров, учёные в Китае заявили, что они, возможно, обнаружили четырёх хороших кандидатов на роль странных планет. Эти экзопланеты вращаются вокруг пульсаров – быстро вращающихся нейтронных звёзд, которые, с нашей точки зрения, здесь, на Земле, сияют подобно маякам.

Нейтронная звезда
Нейтронная звезда в представлении художника. Авторы и права: NASA.

Исследователи отметили, что странные планеты также могут вращаться вокруг некоторых белых карликов – остатков нормальных звёзд, которые сожгли всё водородное топливо в своих ядрах, – которые на самом деле являются странными кварковыми карликами. Исследователи обнаружили пять экзопланет в системах белых карликов, вращающиеся подозрительно близко к этим звёздным остаткам, что позволяет предположить, что они также могут быть странными планетами.

Один из способов определить, состоят ли эти экзопланеты из странной материи или нет, – это поискать гравитационные волны. Гравитационные волны – это рябь в ткани пространства и времени, которая генерируется любым движущимся объектом с массой.

По словам исследователей, странная планета, вращающаяся по орбите или сливающаяся со странной кварковой звездой, должна излучать гравитационные волны, отличные от тех, которые излучаются парами нейтронных звёзд и нормальных планет, из-за более высокой плотности странных планет. Они предположили, что текущий проект Advanced LIGO (лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) и будущий телескоп Эйнштейна могут быть в состоянии обнаружить всплески гравитационных волн от слияния странных планет и странных кварковых звёзд.

Присоединяйся

Вы могли пропустить:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.