Jádra neutronových hvězd mohou obsahovat exotickou kvarkovou hmotu

Velmi hmotné neutronové hvězdy mohou mít rozměrné jádro tvořené hmotou složenou z kvarků. Vyplývá to ze studie publikované v časopise Nature Physics. Neutronové hvězdy, jejichž vznik je výsledkem exploze supernovy, jsou nejmenší a nejhustější hvězdy ve vesmíru. Zatímco tyto objekty mají typický průměr kolem 20 kilometrů, jejich průměrná hmotnost kolísá mezi 1,4 a 2,2 hmotnostmi Slunce.

Atomická hmota uvnitř neutronové hvězdy, jak známo, se zhroutí do podoby nesmírně husté jaderné hmoty, ve které neutrony a protony jsou společně stlačeny tak těsně, že celá hvězda může být považována za jedno obrovské jádro. Až doposud nebylo jasné, zda se uvnitř jádra hmotné neutronové hvězdy jaderná hmota smrští dokonce na ještě více exotickou látku – tzv. kvarkovou hmotu.

„Potvrzení existence kvarkového jádra uvnitř neutronové hvězdy bylo jedním z nejdůležitějších cílů fyziky neutronových hvězd už od předpokladu, který byl prvně zvažován zhruba před 40 roky,“ říká vedoucí autor studie Aleksi Vuorinen, vědecký pracovník na Department of Physics at the University of Helsinki.

Na základě velkorozměrových počítačových simulací uskutečněných na superpočítačích vědci nebyli schopni rozhodnout osud nukleární hmoty uvnitř neutronových hvězd. Aleksi Vuorinen se svými spolupracovníky proto navrhl nový postup k vyřešení tohoto problému.

Vědci si uvědomili, že kombinací nedávných objevů na základě teoretické a jaderné fyziky společně s astrofyzikálními měřeními by mohlo být možné odvodit vlastnosti a identitu hmoty spočívající uvnitř neutronových hvězd.

Zjistili, že hmota uvnitř jádra nejhmotnějších stabilních neutronových hvězd přináší mnohem bližší podobnost s kvarkovou hmotou než běžná jaderná hmota. Z jejich výpočtů vyplývá, že v těchto hvězdách průměr jádra identifikovaný jako kvarková hmota může převyšovat polovinu celé neutronové hvězdy.

Nicméně stále ještě máme hodně nejasností přidružených k přesné struktuře neutronových hvězd. „Stále ještě existuje malá avšak nenulová šance, že všechny neutronové hvězdy jsou složeny výhradně z jaderné hmoty,“ říká Aleksi Vuorinen.

„Co jsme schopni udělat, je kvantifikovat, co by tento scénář vyžadoval. Stručně řečeno, chování husté jaderné hmoty by pak vyžadovalo být vskutku specifické. Například rychlost zvuku by musela dosahovat téměř rychlost světla,“ dodává Aleksi Vuorinen.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/neutron-star-cores-quark-matter-08493.html a https://www.sciencealert.com/colliding-neutron-stars-have-just-revealed-a-primitive-kind-of-matter-in-their-cores

autor: František Martinek