Kvarkcsillag, az anyag új formája

A NASA Chandra röntgen-távcsövének két új felfedezése az anyag egy eddig nem ismert, rendkívül sűrű állapotára utal.

A Chandra- és a Hubble-űrtűvcső együttes megfigyelései szerint az RXJ 1856 jelű objektum átmérője 11,3 km, szilárd testre jellemző sugárzásának hőmérséklete mintegy 700 000°C. Más tulajdonságai, tömege és röntgen-sugárzása alapján leginkább egy neutroncsillag lehetne, ám napjaink csillagfejlődési elmélete szerint ilyen apró neutroncsillag nem jöhet létre.

A neutroncsillag a nagy méretű csillagok életének utolsó fázisa, amelyek az egyre nehezebb kémiai elemeket termelő magfúziós lánc végén eljutottak a vas előállításáig, így magjuk tiszta vasból áll. A gravitációs erő azonban még sűrűbb állapotba kényszeríti a csillagmag anyagát, a negatív töltésű elektronokat "belepréselve" a pozitív töltésű atommagokba. Egyszerűen fogalmazva ez a neutroncsillag, amelyből egy teáskanálnyi anyag tömege több milliárd tonna lenne. (Mindez a csillag külső rétegeinek lerobbanásával jár együtt, amelyet szupernóva-robbanásnak nevezünk. A különösen nagy csillagok halála még ennél is hevesebb folyamat, amelyben a csillagmag átbillen a neutroncsillag-fázison és a helyén fekete lyuk alakul ki.)

A neutron elemi részecske, azonban ma már tudjuk, hogy nem oszthatatlan: három kvarknak nevezett egység alkotja, amelyek nem érnek össze egymással, vagyis összenyomhatók. Az RXJ 1856 egészen kis mérete miatt a kutatók azt állítják a The Astrophysical Journal című folyóiratban megjelent cikkükben, hogy anyaga még a neutroncsillagokénál is sűrűbb, egymáshoz préselt kvarkokból áll, ezért "kvarkcsillagnak" nevezték el.

A 3C58 neutroncsillag a Chandra röntgenfelvételén

A Chandra-távcső egy másik, ettől független megfigyelése szerint a 3C58 jelzésű neutroncsillag, amely egy kínai és japán csillagászok által 1181-ben megfigyelt szupernóva-robbanás során jött létre, szokatlan módon nem sugároz a röntgen-tartományban. Hőmérséklete alacsonyabb 1 000 000°C-nál, sokkal kevesebb a várt értéknél. Elképzelhető ezért, hogy egy kihűlő neutroncsillag, amely nem kizárólag neutronokból áll. A szakemberek szerint ez a megfigyelés is magyarázható kvarkállapotú anyag jelenlétével - amely azonban csillagfejlődési modellünk átalakítását teszi szükségessé.

A felmerült bizonytalanságok ellenére az eredmények jól példázzák, hogy a legtávolabbi égi objektumok tanulmányozása napjainkra mennyire összekapcsolódott az anyag legkisebb ismert alkotóelemeinek kutatásával. Így tulajdonképpen egy hatalmas részecskefizikai laboratóriumként használhatjuk a Világegyetemet, egyre több titkát fejtve meg.

Ajánlat:

A neutroncsillagok fejlődéséről szóló cikk, magyarul

Részletes magyar nyelvű összefoglaló a Chandra-műholdról

Korábban az [origo]-ban:

Pillantás a legvadabb galaxisok szívébe
2002.04.03. A legtávolabbi aktív galaxisok fiatal koruk ellenére is igazi "nehézfiúk".