В ядрах нейтронных звезд найдено вещество, которое наполняло Вселенную после Большого взрыва

Международная группа физиков пришла к выводу, что с вероятностью 80-90% в ядрах самых массивных нейтронных звезд существует сверхплотное деконфинированная кварковая материя. Исследователи использовали метод Байесовского вывода для анализа наблюдений нейтронных звезд, что позволило сделать такой вывод.

Квантовая теория поля предполагает, что в условиях экстремальных температур и давления кварки и глюоны перестают плотно связываться друг с другом, в отличие от их состояния в протонах, нейтронах и других адронах. Вместо этого они могут свободно существовать по отдельности в экзотической кварк-глюонной плазме, известной как деконфинированное кварковое вещество.

Считается, что это состояние вещества доминировало во Вселенной в первые моменты после Большого взрыва. Оно также было кратковременно создано в экспериментальных условиях, например, в Большом адронном коллайдере.

Нейтронные звезды — это схлопнувшиеся ядра звезд, в которых масса, превышающая массу Солнца, сосредоточена в объектах радиусом всего 10–20 км. Плотность нейтронной звезды увеличивается от коры к ядру, где электроны и протоны сжимаются вместе, образуя в основном нейтронное вещество.

Кроме того, некоторые физики считают, что температура и давление в ядре нейтронной звезды могут быть достаточно высокими для фазового перехода от адронного вещества к деконфинированному кварковому веществу. Для поиска доказательств такого фазового перехода команда Вуоринена использовала Байесовский вывод, который позволяет оценивать вероятности различных модельных параметров, напрямую сравнивая их с наблюдательными данными.

Для исследования ученые использовали данные о состоянии 12 нейтронных звезд. Подобные исследования проводились ранее, но команда специалистов смогла учесть беспрецедентное количество результатов наблюдений и вывести фазу сильно взаимодействующего вещества из этих результатов.

Результаты работы показали вероятность наличия деконфинированного кваркового вещества в ядрах самых тяжелых из них в пределах 80-90%, что является высоким показателем, но еще не подтверждает открытие ученых. Оставшиеся 10-20% вероятности соответствуют сценарию, в котором все нейтронные звезды состоят исключительно из ядерной материи, требующего сильного фазового перехода первого рода между ядерной и кварковой материей.

Исследование поднимает множество новых вопросов с астрофизической точки зрения. Также отмечается интерес к возможному влиянию такого состояния вещества на различные астрофизические явления. Исследователи планируют в будущем более глубоко изучить вопросы исследования.