სიახლეები
ნეიტრონული ვარსკვლავები ერთ-ერთ ყველაზე საინტერესო ობიექტებს წარმოადგენენ მათი გამორჩეული ბირთვული შედგენილობის გამო. ახლახან კი გაჩნდა მტკიცებულებები, რომ ყველაზე მასიური ნეიტრონული ვარსკვლავების ბირთვებს შესაძლოა კიდევ უფრო უცნაური თვისებები ჰქონდეთ, შედგებიან რა კვარკული სითხისგან. ეს მოსაზრება დადასტურებულია ჟურნალ Nature Physics-ის ივნისის ნომერში გამოქვეყნდა ფინელი თეორეტიკოსების სტატიაში.
ფიზიკოსებმა თავიანთ გამოთვლებში გამოიყენეს 2017 წელს დაფიქსირებული გრავიტაციული ტალღების მონაცემები, რომლებიც ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის შედეგად გამოსხივდა. მათი შეფასებებით ზე-მასიური ნეიტრონული ვარსკვლავების ბირთვები იმდენად მკვრივია, რომ ატომის ბირთვები წყვეტენ დამოუკიდებელ არსებობას და ქმნიან კვარკულ სითხეს.
„კვარკული ბირთვების არსებობის დადასტურება წარმოადგენდა ნეიტრონულ ვარსკვლავთა ფიზიკის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვან მიზანს, მას შემდეგ, რაც ეს მოსაზრება პირველად გაჩნდა დაახლოებით 40 წლის წინ.“ - ამბობს კვლევის ერთერთი ავტორი A. Vuorinen-ი (ჰელსინკის უნივერსიტეტი და ჰელსინკის ფიზიკის ინსტიტუტი).
ნეიტრონული ვარსკვლავები წარმოადგენენ 8 - 30 მზის მასის მქონე ვარსკვლავის აფეთქების ნარჩენებს. როდესაც ზეახალი ვარსკვლავი ფეთქდება მისი მატერიის უმეტესი ნაწილი კოსმოსში იფანტება, ხოლო დარჩენილი ბირთვი იკუმშება ძალიან მკვრივ ობიექტამდე. შედეგად წარმოქმნილი ნეიტრონული ვარსკვლავების მასა მერყეობს 1.1 - 2.3 მზის მასის დიაპაზონში, ხოლო მათი რადიუსი კი მხოლოდ 10 - 20 კილომეტრია.
მასიური ზეახალის აფეთქებისას, ობიექტის შემადგენელი ატომების პროტონები და ელექტრონები ერთმანეთს ერწყმიან და გარდაიქმნებიან ნეიტრონებად. შედეგად წარმოიქმნება თითქმის მხოლოდ ნეიტრონებისგან შედგენილი ობიექტი რომლის სიმკვრივეც წყლის სიმკვრივეზე 100 ტრილიონჯერ მეტია.
თუმცა ასევე მოსალოდნელია, რომ ნეიტრონული ვარსკვლავის ბირთვში სიმკვრივე კიდევ უფრო დიდი იყოს. სწორედ აქ ჩნდება კვარკული მატერიის იდეა, რადგან კვარკები ის ელემენტარული ნაწილაკებია რომლებიც ქმნიან პროტონებსა და ნეიტრონებს.
უკვე რამდენიმე ათწლეულია ასტრონომები ვარაუდობენ, რომ მაღალი ტემპერატურისა და სიმკვრივის პირობებში ნეიტრონები ერთმანეთს ერწყმიან და წარმოქმნიან ერთგვარი სახის კვარკულ სითხეს.
ძალიან რთულია იმის გარკვევა, რა ხდება ნეიტრონული ვარსკვლავის შიგნით. ამიტომ, 2017 წლის აგვისტოში დაფიქსირებული ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმა ძალიან მნიშვნელოვანი იყო ასტრონომებისთვის, რადგან ამის საშუალებით შესაძლებელი იყო ძალიან ბევრი რამის გარკვევა მათი შიდა სტრუქტურის შესახებ.
Vuorinen-მა და მისმა ჯგუფმა ურთულესი გამოთვლების ჩასატარებლად გამოიყენა გრავიტაციული ტალღის სიგნალი (GW170817). დადგინდა, რომ სულ მცირე ორი მზის მასის ნეიტრონულ ვარსკვლავებს აღენიშნებათ მახასიათებლები, რომლებიც მათ წიაღში დიდი კვარკული ბირთვის არსებობაზე მიუთითებს.
შედეგები საბოლოო არ არის, მაგრამ გამოთვლები მიუთითებენ, რომ თუ ამ ვარსკვლავთა ბირთვები კვარკული მატერიისგან არ შედგება, იქ რაღაც ძალიან თავისებურ მოვლენასთან უნდა გვქონდეს საქმე.
„ჯერ კიდევ არსებობს მცირე შანსი, რომ ნეიტრონული ვარსკვლავები მხოლოდ ბირთვული მატერიისგან შედგებოდეს. ჩვენ შევაფასეთ რა შემთხვევაში შეიძლება ეს მოხდეს. მოკლედ რომ ვთქვათ, ამ შემთხვევაში, მკვრივი ბირთვული მატერიის ქცევა მართლაც ნამდვილად უჩვეულო უნდა იყოს. მაგალითად, ბგერის სიჩქარე თითქმის სინათლის სიჩქარეს უნდა აღწევდეს.“ - ხსნის Vuorinen-ი.
ნეიტრონულ ვარსკვლავებში კვარკული მატერიის აღმოჩენა მრავალმხრივ არის გასაოცარი. თუნდაც იმიტომ, რომ ის შეიძლება სამყაროს ძალიან ადრეული მომენტების დაზუსტებაში დაგვეხმაროს.
კოსმოლოგების აზრით, დიდი აფეთქებიდან რამდენიმე მიკრო-წამის განმავლობაში (კვარკების ეპოქა), სამყარო სავსე იყო კვარკ-გლუონური პლაზმით, რომელიც მალევე დაიშალა ადრონებად. დღეს კვარკული მატერია შეიძლება შევქმნათ მხოლოდ მცირე ხნით ნაწილაკების დაჯახებების ექსპერიმენტებში. მაგრამ ირკვევა, რომ ეს მატერია შეიძლება არსებობდეს ზოგიერთი ნეიტრონული ვარსკვლავის ბირთვში. თუ ჩვენ მოვახერხებთ იმ გარემოს დახასიათებას, რომელშიც კვარკული მატერია წარმოიქმნება, უკეთესად შევისწავლით კვარკულ ეპოქასაც.
2017 წლის შემდეგ, LIGO/Virgo გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიებმა ნეიტრონულ ვარსკვლავების შერწყმის მეორე შემთხვევაც დააფიქსირეს და კიდევ უფრო მეტი ასეთი მოვლენის აღმოჩენა მხოლოდ დროის საკითხია. უფრო ბევრი შერწყმის მონაცემების ანალიზი მეცნიერებს დაეხმარებათ მათი აღმოჩენის დაზუსტებაში.
„გვჯერა, რომ გრავიტაციული ტალღების ასტროფიზიკის ოქროს ხანა ახლა იწყება და სულ მალე ბუნების შესახებ კიდევ არაერთ საოცრებას შევიტყობთ.“ — ამბობს Vuorinen-ი.
წყარო:
