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“超能大星探”的天文學家搜尋誇克星

作者:鄧如山

天文學家早已發現了白矮星,太陽之類的晚年恒星在爆發後留下了白矮星遺骸。太陽品質的恒星經過了主序星階段,它們在逐漸地冷卻之後變成了白矮星。天文學家在上個世紀的六十年代發現了中子星,它也被稱為脈沖星,中子星是由品質遠大于太陽的恒星以超新星爆發的方式形成的,由于中子星的物質密度和引力作用十分巨大,原子内的質子和電子被壓實、搗碎在一起,帶正電的質子和帶負電的電子結合成中子,一茶匙的中子星物質相當于1千萬噸的重量。人們逐漸熟悉的黑洞是由更大品質的恒星以超新星爆發的方式形成的,黑洞的物質密度和引力強度比中子星更大,甚至克服了中子結構的支撐力,最終塌縮為密度無限大的奇點。

理論實體學家預測了白矮星、中子星和黑洞的存在,天文學家通過大量觀察證明了它們的實在性。高密度的天體不再是理論虛構的産物,它們分布在遼闊的太空,仿佛一直在向人們“點頭緻意”。死亡恒星留下了多少類奇異的天體?晚年恒星通過大爆發的方式形成了以上奇異的天體之外,是否還能形成其它的奇異性天體?從實體模拟和數學計算的預測結果進行分析,科學家至少可以預測一個新類型的天體——誇克星,但什麼是誇克星?它們會在什麼地方出現?

“超能大星探”的天文學家搜尋誇克星

回顧一下中子星的概念,根據現有天體實體學的理論分析,中子星擁有超強的引力強度,引力的壓縮作用粉碎了原子内的質子和電子,或将質子和電子合并為中子态的粒子,顧名思義,中子星是由中子構成的天體,中子星結構十分穩定,如果一個中子星從外界捕獲了更多的物質,那麼中子星由于品質的增加而變得不穩定,當引力強度超過了自身承壓的界限時,中子星再也不能将增加的物質聚集為穩定的結構,在更大引力的壓縮下,中子星将轉變為一個黑洞。

太陽品質之類的恒星有自身的特定結構,恒星的外層是對流層,中間層是輻射層,内層是核心層或核球層,恒星的核聚變反應都是在它的核心層發生的。中子星是否有類似恒星的層級?中子星的核心層和外層有怎樣的不同?誇克星概念來自于恒星演變“中間産物”的假設,天體實體學家假想,在中子星和黑洞之間有一類“過渡性天體”,實體學家相信,誇克是比中子更小的粒子,天體實體學家自然而然地把過渡性的天體看成是“誇克星”。中子星的核心層聚集了大密度的物質,它不一定能将所有物質聚合為穩定性的結構,但在它的核心層聚集的物質沒有多到“把持不住”的程度,如果中子星超出了自身的品質界限,那麼它将會完全地塌縮為一個黑洞。

在超越中子星品質界限的情形中,中子星内的誇克被強大的引力壓縮,上誇克和下誇克被壓縮成“奇異誇克”,而實體學家将由奇異誇克組成的物質稱之為“奇異物質”。中子星有很多奇異的特性,如果它們恰好合并為粲誇克,那麼由粲誇克組成的物質就被稱為“餐物質”。誇克星概念隻是理論的假設,但科學家似乎發現了誇克星存在的某些證據,比如:天文學家發現了一類超新星,它們在爆發時釋放的能量相當于普通超新星釋放能量的大約100倍,它們是所謂的“超級超新星”,但存在其它有意思解釋的可能。

“超能大星探”的天文學家搜尋誇克星

也許有一種更重、更不穩定的中子星,它們有可能産生“二次爆發”,這類中子星通常從一個雙星系的伴生星吸取了額外物質,當它們吸取的額外物質超過了特定的品質界限時,可能從普通的中子星轉變成由奇異誇克構成的誇克星,但誇克星的實際存在非常之小。人們現在知道,一個普通中子星的直徑為25公裡,而一個誇克星的直徑僅有16公裡,它的直徑幾乎達到了黑洞直徑的邊緣,跨越了直徑範圍的誇克星将進入黑洞的“邊城”。

誇克星的存在可能不會存續很長的時間,它們是中子星和黑洞之間“轉型”或過渡的産物,誇克星處在不穩定的中間階段,在它們演變的後方是中子星,在它們演變的前方是黑洞,它們将會“奮不顧身”地投身黑洞的“懷抱”。黑洞的事件視界形成之時就是恒星的生命周期結束之日,在恒星遺骸的家族中可能存在其它還未發現的成員,奇異物質可能構成了奇異天體,誇克星可能就在某個太空的角落轉動,它們的存在性與虛無性給科學家帶來了極大的想象和興趣。從中子星到誇克星的過度階段,物質密度被進一步壓縮,在物質密度不斷壓縮的過程中出現了不同的品質界限。“科學新聲音”唱得響亮,天文學家将會持續地觀測、搜尋可能存在的誇克星。

“超能大星探”的天文學家搜尋誇克星

(編譯:2016-7-27)

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