夸克星是一种假设的星体,被认为是由强烈的相互作用形成的,夸克星上有生命吗?根据理论,恒星死亡时会在自身重力的影响下发生坍缩,若其质量为中等,即约比太阳的质量多1.44倍,重力就足够将恒星物质中的电子和质子挤压到一起形成中子;若该恒星质量更大,中子可能破碎成自身的组成成分,即夸克。在一定的压力下半数由中子分离而成的夸克能够转化为奇夸克,产生一种更加致密的物质类型。这时的星体就是由奇夸克紧密结合在一起所构成的“夸克星”。
夸克星,一种假设的星体
夸克星quark star是一种假设的星体,它曾经被认为是由一种极其强烈的相互作用所形成的。但是根据一些相关理论得出,恒星在经历死亡时会在自身重力的主要影响下发生一些坍缩,若其质量为中等,即约比太阳的质量还要多1.44倍,重力就足够将一些恒星物质当中的电子和质子直接挤压到一起从而形成中子。若该恒星的质量更大,那么中子就极有可能破碎成自身的一些组成成分,即夸克。因此在一定的压力下半数都是由中子分离而成的夸克能够瞬间转化为奇夸克,它所产生的一种更加致密的主要物质类型。这时的星体就是由奇夸克进行紧密结合在一起所构成的夸克星。
夸克星是由奇夸克的物质所组成的,它是一种假设的星体。因此从理论上,奇夸克的物质(简称奇物质)就是在一些特别重的中子星里形成的一些密度极端高的一种物质状态。根据此种理论,当构成中子星的一些中子因为受到本身重力塌陷的一些高度压缩,个别的中子也会因此崩坏,它所组成中子的夸克也会分离开来,进一步转化成奇夸克,也就是奇物质。这时它的星体就是直接由奇夸克紧密结合在一起所构成的夸克星或者是奇物质星(简称奇星),因此整个星体几乎就是单一的一颗巨大的中子。从而以重量和密度来进行分类,夸克星就是介于黑洞和中子星之间的,如果再有一定足够的物质加入夸克星里,它之后就会再继续收缩塌陷而成为黑洞。
夸克星的一些结构其实很简单,因为它不像中子星那样分为很多层,其密度的分布大致为一个常数。只要质量不是太大,夸克星的中心密度就看不到表面密度的两倍,并且它的表面密度会在约为1fm的尺度上速降为零。这是由于整个星体是在极强的相互作用之下进行约束的一个主要体系,夸克主要是由于色禁闭效应可能逃离表面太远。星体内部除了夸克之外还存在一些电子。因此这些电子只接受比一些比较强的相互作用对于弱得多的电磁进行约束,所以它们才会分布的比较弥散,在夸克表面之外还会有一定的延伸。因有夸克和电子所保持的电中性,这样就不可避免地在夸克的表面形成很强的一些电场。
夸克星的存在将会在一定的程度上去阻碍原子核与夸克物质之间的强作用,从而使得夸克星在表面以上会撑起一个最大质量约为10E(-6)倍阳质量的壳层。如果夸克星果真具有这样一个壳层,那么它的一些辐射特征包括热辐射和非热辐射将会与一些中子很难区分。然而,因夸克星在诞生时所具有一些强大的中微子光子辐射场,并且它将会拥有一个强磁场并快速自转,一般情况之下就很难会形成这种壳层。
夸克星没有壳层、表面直接裸露于星际空间的一些奇异星称为裸奇异星。裸奇异星的表面粒子都将具有一些极强的束缚能。然而脉冲星在某些射电辐射特征极有可能表明表面的粒子束缚能远比中子星高。如果进一步去认为其内部的夸克物质所呈现固态,那么这种固体裸奇异星的表面的辐射特性或许应该类似于一些金属,电子则处于连续态。至今还没有一些明确的探测能到原子谱线可能就反映了这一属性。固态的奇异星类似刚体,可以表现出一种长期的进动。另外,当固态的奇异星内部应力积累到一定程度时或许就会发生应力迅速释放,从而导致一些星震。固态的奇异星星震会导致两种后果。由于转动惯量的一个突然改变和能量包括弹性能和引力能等的一些快速释放。因此前者很可能与所观测到的一些自转突跳glitch有关,而后者则可以解释为一类天体(软r射线重复暴)巨大高能射线的耀斑现象。
夸克星的夸克理论则认为,夸克都是一些被囚禁在粒子内部当中的,它并不存在一些单独的夸克。一些人据此所提出的反对意见,都认为夸克并不是真实存在的。然而夸克的理论所做出的几乎成为所有预言都与实验当中的测量符合的很好,因此大部分的研究者都相信夸克理论是正确的。夸克星的一些重量和密度介于中子星与黑洞之间,如果能有更多的物质加入引发坍缩,则最终就能形成黑洞,甚至有专家则认为其与暗物质的关系十分密切。但只有进一步的去观察才能对夸克星的假设作出一些最后的推论,下一步,天文学家将启用一些高速计算无线宽频的研究与教育网来传送这些研究数据,以期用最高的科技来接近夸克星的真实面目。
中国科学家发现夸克星存在重要证据
新华社南京1月28日电(记者王珏玢)记者28日从南京大学获悉,该校天文与空间科学学院研究团队通过分析最近发生的一次史上最剧烈的超新星爆发,发现了夸克星存在的重要证据。这是科学界首次发现夸克星存在的关键线索,该发现有望为人类理解物质的最深层构成以及各组分之间的相互作用提供重要帮助。
研究团队领导者、南京大学天文与空间科学学院教授戴子高介绍,目前的物理理论普遍认为,所有正常物质都由最基本的粒子:夸克和轻子组成。但与此同时,使夸克结合在一起的强相互作用力却未能被人类很好理解。上世纪70年代初,物理学家提出,宇宙中很可能存在一类完全由夸克组成的致密天体,称为夸克星,其密度高达每立方厘米数亿吨之巨。对此类天体的发现或证伪,将极大促进对夸克相互作用这一基本物理问题的理解。但数十年来,天文观测一直未能在这一问题上有所突破。
天文学家最新探测到的史上最强超新星爆发ASASSN-15lh为这个问题的解决带来了曙光。超新星是大质量恒星在死亡阶段发生的一类剧烈爆发现象,其爆发过程中释放的光学辐射,常常能够照亮其所在的整个星系。这种巨大的能量一般认为来自大量放射性元素的衰变。但这一解释并不适用于最近发现的这颗最强超新星,因为在发现后的仅四个月内,ASASSN-15lh辐射的总能量相当于太阳以现在的强度照耀900亿年,如此高能量所要求的放射性元素质量,已经超过整个恒星所具有的总质量。
科研团队认为,解释ASASSN-15lh的辐射能量,需要有更为巨大的能量来源。这一能源,由爆炸核心残留下来的致密天体来提供。对超新星辐射特征的分析和计算揭示,这个致密天体必须具有每秒至少上千次的极快转速,且这一高速旋转状态需要保持很长时间。这些特点对物质组分提出了极为严苛的要求。一系列证据表明,这一爆炸残留的致密天体,是一颗刚刚诞生的夸克星。
戴子高说,夸克星存在的这个重要证据,为将来观测和认证此类天体奠定了基础。一旦夸克星被正式观测到,人类对于粒子物理和天体物理的认识都将有重要突破。