Астронет: Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ Кандидаты в кварковые звезды? http://variable-stars.ru/db/msg/1228678

Кандидаты в кварковые звезды?
4.07.2008 16:40 | Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ, Москва

Предложено объяснение самых ярких Сверхновых из когда-либо наблюдавшихся ранее - SN2006gy, SN2005gj и SN2005ap - как результат превращения нейтронной звезды в кварковую.

Эти три сверхновые, каждая из которых более чем в сто раз ярче обычной сверхновой, трудно поддаются объяснению. Канадские ученые предполагают, что вспышки являются предвестниками образования ранее не наблюдаемого нового класса объектов, называемых кварковые звезды.

Объектами исследования являются три самых ярких сверхновых когда-либо наблюдавшихся до нашего времени - это SN2006gy в галактике NGC1260, находящаяся на расстоянии 240 миллионов световых лет от Земли, SN2005gj и SN2005ap - в еще более далеких галактиках, на расстояниях 864 и 5000 миллионов световых лет от Земли соответственно. Наблюдения проводились на Ликской обсерватории ( Lick Observatory) для SN2006gy, на Маунт Паломаре (Mount Palomar) для SN2005gj, и обсерватории Макдональд (McDonald Observatory) в Техасе для SN2005ap.

Рис.1. Инфракрасное (слева), видимое (вверху справа) и рентгеновское (справа внизу) изображения сверхновой SN 2006gy, самой яркой из наблюдавшихся когда-либо, которая по яркости превосходит яркость родительской галактики NGC1260 (NASA/CXC/M.Weiss/UC Berkeley/N.Smith et al/Lick/J.Bloom & C.Hansen).

Кварковая звезда - гипотетический тип звезд, состоящий из сверхплотного кваркового вещества. Кварки - фундаментальные частицы, из которых состоят протоны и нейтроны, входящие в состав атомного ядра. Наиболее плотные из известных на сегодняшний день объектов - это нейтронные звезды, состоящие из плотно упакованных нейтронов. Типичная нейтронная звезда имеет размер около 10-20 километров и массу 1-1.5 масс Солнца. Кварковые звезды еще более плотные: при той же массе, что и нейтронная звезда, их диаметр может составлять всего 4-8 км.

Когда звезда с массой в несколько масс Солнца израсходовала ядерные ресурсы, она взрывается как сверхновая. Происходит сброс внешних слоев звезды , а ядро под действием сил гравитации сжимается, коллапсирует. В зависимости от начального размера звезды, ядро может стать нейтронной звездой или черной дырой. Кварковая звезда занимает промежуточное положение между нейтронной звездой и черной дырой. Кварковая звезда настолько плотная, что нейтроны разрушаются и распадаются на кварки, создавая таким образом своеобразный кварковый бульон. Но свидетельств существования таких звезд не было, и идея вызывала достаточно большой скептицизм.

[Прим.Редактора: Сомнение вызывает и факт 100-кратного увеличения яркости таких сверхновых. Гравитационный потенциал на поверхности нейтронной звезды составляет 0.1-0.15 c², т.е. при образовании нейтронной звезды выделяется 10-15% её полной энергии. При образовании черной дыры – 100% полной энергии, но это ярче всего в 7-10 раз, не в 100. Естественно, при образовании кварковой звезды выделение энергии еще меньше (чем в черной дыре).]

Рис.2. Кривая блеска SN 2006gy. Для сравнения приведены в качестве примера кривые блеска для двух основных классов сверхновых - Ia (термоядерный взрыв белого карлика) и II (коллапс массивной звезды). Также приведена кривая блеска и наиболее известной сверхновой SN 1987A (NASA/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al.).

Сверхмощная сверхновая может быть результатом второй вспышки (кварковая новая), которая превращает нейтронную звезду в кварковую. При этом, первая вспышка, в результате которой происходит образование нейтронной звезды, не наблюдалась, потому что они произошли очень далеко от Земли и их было невозможно детектировать современными средствами. Ударная волна от второй вспышки в течение нескольких недель разогревает газ, сброшенный во время первой вспышки. Свечение этой оболочки размером в сотни астрономических единиц и приводит к явлению очень мощной и долгоживущей Сверхновой.

К сожалению, непосредственные наблюдения кварковых звезд отсутствуют. Для объяснения вторичной вспышки был предложен коллапс нейтронной звезды в черную дыру, однако расчеты показывают, что этот механизм не дает необходимой энергии. Предполагалось, что супермассивная звезда (в 200 солнечных масс), находясь в нестабильном состоянии, может демонстрировать многократные вспышки. Но, опять таки, эти вспышки не дают той энергии, которая наблюдается.

Если все-таки кварковые звезды существуют, то по оценкам получается примерно одна кварковая звезда на каждую из 200-1000 нейтронных звезд.