Strange star - Divná hvězda

Divná hvězda

Podivná hvězda je hypotetický astronomický objekt, kvarková hvězda vyrobená z podivné kvarkové hmoty.

Podivné hvězdy mohou existovat bez ohledu na Bodmer-Wittenův předpoklad stability při teplotách a tlacích blízkých nule, protože podivná kvarková hmota se může tvořit a zůstat stabilní v jádru neutronových hvězd , stejně jako běžná kvarková hmota. Takové podivné hvězdy budou mít přirozeně vrstvu kůry z materiálu neutronové hvězdy . Hloubka vrstvy kůry bude záviset na fyzikálních podmínkách a okolnostech celé hvězdy a na vlastnostech podivné kvarkové hmoty obecně. Hvězdy částečně složené z kvarkové hmoty (včetně podivné kvarkové hmoty) se také označují jako hybridní hvězdy.

Zhroucení vrstvy kůry podivných hvězd je jednou z navrhovaných příčin rychlých rádiových výbuchů.

Teoretický popis

Neutronové hvězdy vznikají, když dojde ke kolapsu hvězdy s tak intenzivní silou, že gravitace nutí subatomární částice , jako jsou protony a elektrony , aby se spojily do neutrálně nabitých neutronových částic a uvolnily spršku neutrin . Pokud si výsledné neutrální jádro dokáže udržet formu a nezhroutí se do černé díry , konečným výsledkem je neuvěřitelně husté nebeské těleso složené výhradně z neutrálních nenabitých částic.

Protony a neutrony se skládají ze tří kvarků : proton ze dvou up kvarků a jednoho down kvarku , neutron ze dvou down kvarků a jednoho up kvarku. Předpokládá se, že v neutronových hvězdách jsou podmínky tak extrémní, že dochází k procesu známému jako deconfinement : kde se subatomární částice rozpouštějí a zanechávají své základní kvarky jako volné částice. Teplota a tlak by pak donutily tyto kvarky k sobě stlačit do takové míry, že by vytvořily hypotetickou fázi hmoty známou jako kvarková hmota . Pokud k tomu dojde, z neutronové hvězdy se stane " kvarková hvězda ". Pokud je tlak dostatečně velký, kvarky by mohly být ovlivněny ještě více a mohly by se přeměnit na podivné kvarky , které by pak interagovaly s ostatními "nepodivnými" kvarky za vzniku podivné hmoty . Pokud k tomu dojde, kvarková hvězda by se pak stala podivnou hvězdou.

Vlastnosti

Nedávný teoretický výzkum našel mechanismy, kterými kvarkové hvězdy s " podivnými kvarkovými nugety " mohou snížit elektrická pole objektů a hustoty z předchozích teoretických očekávání, což způsobí, že takové hvězdy vypadají téměř k nerozeznání od běžných neutronových hvězd . To naznačuje, že mnoho nebo dokonce všechny známé neutronové hvězdy mohou být podivnými hvězdami. Výzkumný tým Jaikumar, Reddy a Steiner (2006)  však učinil některé základní předpoklady, které vedly k nejistotám v jejich výsledcích natolik významným, že otázka není vyřešena. Další výzkum, jak pozorovací, tak teoretický, zbývá v budoucnu provést na podivných hvězdách.

Další teoretická práce tvrdí, že:

Ostré rozhraní mezi kvarkovou hmotou a vakuem by mělo velmi odlišné vlastnosti než povrch neutronové hvězdy.

Při řešení klíčových parametrů, jako je povrchové napětí a elektrické síly , které byly v původní studii zanedbány, výsledky ukazují, že pokud je povrchové napětí pod nízkou kritickou hodnotou, jsou velké podivné hvězdy skutečně nestabilní vůči fragmentaci a podivné hvězdy přirozeně přicházejí s komplexními podivnými hvězdami. kůry, obdobné těm u neutronových hvězd .

Zhroucení kůry

Aby se kůra podivné hvězdy zhroutila, musí v nějaké formě nahromadit hmotu ze svého prostředí.

Uvolnění i malého množství její hmoty způsobuje kaskádový efekt na kůru hvězdy.  Předpokládá se, že to vede k masivnímu uvolnění magnetické energie a také elektronových a pozitronových párů v počátečních fázích kolapsového stádia. Toto uvolnění vysokoenergetických částic a magnetické energie v tak krátkém časovém úseku způsobí, že nově uvolněné páry elektron/pozitron jsou nasměrovány k pólům podivné hvězdy v důsledku zvýšené magnetické energie vytvořené počáteční sekrecí hmoty podivné hvězdy. . Jakmile jsou tyto páry elektron/pozitron nasměrovány k pólům hvězdy, jsou pak vyvrženy relativistickými rychlostmi, což je považováno za jednu z příčin FRB.

Prvotní podivné hvězdy

Teoretické výzkumy odhalily , že kvarkové hvězdy nemusí vznikat pouze z neutronových hvězd a silných supernov , ale mohou také vznikat v časných fázových separacích vesmíru po Velkém třesku.

Pokud se tyto primordiální kvarkové hvězdy dokážou přeměnit na podivnou kvarkovou hmotu dříve, než je vnější teplota a tlakové podmínky raného vesmíru učiní nestabilní, mohly by se stát stabilními, pokud platí Bodmer-Wittenův předpoklad. Takové prapodivné hvězdy mohly přežít dodnes.

Pozorovatelnost

Podivní trpaslíci, na rozdíl od neutronových hvězd s podivnými jádry, se předpokládá, že se liší od bílých trpaslíků. Byla analyzována databáze bílých trpaslíků. Znalost hmotnosti a povrchové gravitace hvězdy umožňuje výpočet jejího poloměru. Tým, který porovnal 40 000 bílých trpaslíků se vztahem hmotnosti a poloměru pro bílé trpaslíky, zjistil, že většina z nich tento vztah dodržovala. Osm výjimek bylo mnohem menších rozměrů a odpovídalo předpovědím pro podivného trpaslíka.