Τα άτομα αποτελούνται από τρία πράγματα, πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια είναι θεμελιώδη σωματίδια, ενώ τα πρωτόνια και τα νετρόνια είναι σύνθετα σωματίδια και αποτελούνται από τα πάνω quarks και τα κάτω quarks. Τα πρωτόνια έχουν δύο πάνω και ένα κάτω, ενώ τα νετρόνια έχουν δύο κάτω και ένα πάνω quark.
Λόγω της περίεργης φύσης, της πανίσχυρης δύναμης που κρατάει τα quarks συνδεδεμένα μεταξύ τους, τα πρωτόνια και τα νετρόνια δε μπορούν να είναι πραγματικά ελεύθερα σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια, τουλάχιστον όχι στο απόλυτο κενό του διαστήματος. Μια νέα έρευνα όμως, που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications, διαπίστωσε πως μπορούν να απελευθερωθούν μέσα στην καρδιές των αστέρων νετρονίων.
Τα αστέρια νετρονίων είναι ότι έμεινε μετά από την κατάρρευση μεγάλων αστέρων, όταν τελείωσαν τα καύσιμά τους. Είναι η απέλπιδα προσπάθεια του άστρου, από το να καταρρεύσει σε μια μαύρη τρύπα. Το μόνο που μπορεί να αντιμετωπίσει την τεράστια βαρύτητα , όταν δαπανηθεί όλο το πυρηνικό καύσιμο του πυρήνα, είναι η κβαντική πίεση των νετρονίων και εκεί είναι που τα πράγματα γίνονται περίπλοκα.
Το απλό μοντέλο ενός αστέρα νετρονίων, λέει πως ο πυρήνας είναι γεμάτος νετρόνια, λίγο πριν καταρρεύσει, εξ ‘ου και το όνομά τους. Μπορεί να σπρώχνουν το ένα το άλλο με τρομερή ενέργεια, όμως παραμένουν νετρόνια.
Τα quarks που αποτελούν τα νετρόνια, είναι τρομερά ισχυρά συνδεδεμένα μεταξύ τους, ώστε να διασπαστούν. Όμως αρκετοί επιστήμονες υποστηρίζουν πως στο χείλος της κατάρρευσης, σε αυτό το βαρύτιμο άκρο, τα νετρόνια μπορούν να χαλαρώσουν, επιτρέποντας στα quarks να ρέουν σαν σούπα από quarks. Αυτό σημαίνει πως τα αστέρια νετρονίων, έχουν έναν πυκνό πυρήνα από quarks.
Δυστυχώς δε μπορούμε να κάνουμε πειράματα σε αστέρες νετρονίων, ούτε να δημιουργήσουμε τόσο πυκνή πυρηνική ύλη, σαν αυτή ενός αστέρα νετρονίων στην Γη. Έχουμε όμως μια ιδέα για το πω συμπεριφέρεται η πυκνή πυρηνική ύλη, μέσω της εξίσωσης κατάστασης.
Μια εξίσωση κατάστασης είναι ένας τρόπος υπολογισμού των ιδιοτήτων του όγκου ενός υλικού και για τα αστέρια νετρονίων αυτή η εξίσωση κατάστασης είναι γνωστή ως εξίσωση Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV). Το μόνο πρόβλημα είναι ότι το TOV είναι μια απίστευτα σύνθετη εξίσωση, και αν τη χρησιμοποιήσετε για να υπολογίσετε εάν τα αστέρια νετρονίων έχουν πυρήνα quark, η απάντηση που θα λάβετε είναι…ίσως.
Για αυτή τη νέα μελέτη, η ομάδα ακολούθησε διαφορετική προσέγγιση. Αντί να μπλέξουν με την εξίσωση κατάστασης, πήραν δεδομένα παρατήρησης για την μάζα και το μέγεθος των αστέρων νετρονίων και εφάρμοσαν Bayesian στατιστική. Αυτή η στατιστική μέθοδος εξετάζει τα μοτίβα από τα δεδομένα παρατηρήσεων και δίνει πιθανά σενάρια, με έναν λεπτό αλλά πολύ ισχυρό τρόπο.
Στην περίπτωση των αστέρων νετρονίων, αν τα αστέρια αυτά έχουν πυρήνα από quarks, τότε είναι ελαφρώς πιο πυκνά από αστέρια νετρονίων χωρίς πυρήνα quark. Με δεδομένο πως οι μικρότεροι αστέρες νετρονίων δεν έχουν πυρήνες quarks, ενώ τα πολύ μεγαλύτερα αστέρια έχουν, θα έπρεπε να εμφανιστεί μια μετατόπιση στη σχέση μάζας-πυκνότητας στην ανάλυση Bayes.
Η ομάδα διαπίστωσε πως αστέρια με μάζα μεγαλύτερη από δύο Ήλιους, έχουν 80%-90% πιθανότητα να έχουν πυρήνες quark. Από ότι φαίνεται το πραγματικό μυστήριο δεν είναι το αν υπάρχουν αστέρια με πυρήνες quark, αλλά ποιο είναι το σημείο μετάβασης από αστέρα νετρονίων σε αστέρα quarks.
Το αρνητικό με αυτή την έρευνα, είναι πως δεν είχε πολλά δεδομένα για να βασιστεί, αφού γνωρίζουμε ελάχιστα προς το παρόν, τόσο για την μάζα, όσο και την ακτίνα των περισσοτέρων αστέρων νετρονίων. Αυτό βέβαια θα αλλάξει με τον χρόνο και αν αποκτήσουμε περισσότερα δεδομένα, θα μπορέσουμε να μάθουμε ποιο είναι το κρίσιμο σημείο μετατόπισης φάσης, μεταξύ της ύλης quark και της πυκνής ύλης νετρονίων.
Αυτό όμως που έδειξε η έρευνα με σιγουριά, είναι πως ορισμένα αστέρια νετρονίων είναι αρκετά διαφορετικά από ότι γνωρίζαμε μέχρι σήμερα.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
