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探秘宇宙中怪异的星球:奇异星(1)
来源:网络文章    日期:2014-08-10 16:24    小贴士:点击图片可翻页
原标题:探秘宇宙中怪异的星球:奇异星    【】


  事实上,一直到最近天文学家们都不认为在中子星和黑洞之间会存在一个“灰色地带”,大质量恒星死亡的产物必定是中子星和黑洞这两者之一。然而现在兴许有一种奇特的恒星能填补这一空白。虽然它们还没有被观测到,但天文学家们相信“奇异星”(又称“夸克星”)应该是存在的,而科学家们也仅仅是刚刚才认识到这类天体究竟有多“奇异”。

  首先,中子星、夸克星和黑洞都是通过相同的机制诞生的——超新星爆发。但是,这三者的质量呈递增关系,因此通过超新星产生它们的恒星的质量也必定是递增关系。那么,如果一个恒星发生爆炸,它的产物怎样才能算是一颗中子星呢?构成中子星的中子物质具有一种特殊的性质——中子简并,它们可以产生向外作用的中子简并压。当中子星自身向内的引力和向外的中子简并压达到平衡的时候,中子星就出现在你眼前了。

  如果从超新星中诞生的这颗中子星质量太大,中子简并压无法抵挡向内的引力,结果会如何呢?在这种情况下,夸克就会挺身而出取代中子,防止天体进一步坍缩。这里所说的“夸克”是比中子更小的物质单位,1个中子由3个夸克组成:2个下夸克和1个上夸克。当夸克简并压和引力间达到平衡之后,一颗夸克星就此诞生。这时自由的上夸克和下夸克就会转变成奇异夸克。因此,夸克星其实是由奇异夸克物质所组成的,也正是因为如此它们还被称为奇异星。

  不同寻常的发现

  迄今传统观点一直认为夸克星的尺寸应该比中子星小。这看上去似乎是合理的,因为夸克星是在中子星的基础上进一步坍缩而成的,这使得其中的物质会变得更加致密,于是占用的体积就会减少。但根据一个由德国、瑞士和美国科学家组成的国际合作小组的最新计算,夸克星实际上可能会比它们的表兄中子星大。但这怎么可能呢?

  这些复杂的计算牵涉到中子星和夸克星的“状态方程”,它描述了组成这两类天体的物质本身的性质。他们的计算结果显示,一颗质量为太阳2.5倍的夸克星会比质量为太阳2倍的中子星要来得大。这一发现对于寻找潜在的夸克星而言是非常有趣的。如果天文学家发现了一颗具有2.5个太阳质量的大型中子星的话,也许他们真正看到的其实是一颗夸克星。

   一旦发现了夸克星,它不仅对于天文学家而言具有重要的意义,对于在欧洲核子中心工作的物理学家而言也是如此,他们可以借此获得自然产生的“奇异夸克物质”的大量信息。虽然大型强子对撞机可以制造出高温“夸克胶子等离子体”,但实验室里至今还无法制造出奇异夸克物质,所以夸克星的发现将会惠及天体物理学家和粒子物理学家。然而,故事还没有结束。奇异星还能更“奇异”。

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