Gwiazdy neutronowe, choć nazwa sugeruje, że są zbudowane wyłącznie z neutronów, okazują się znacznie bardziej skomplikowanymi obiektami. Powstają, gdy jądro masywnej gwiazdy zapada się pod wpływem grawitacji, przekształcając protony i elektrony w neutrony. Jednak w ich wnętrzu mogą zachodzić jeszcze bardziej niezwykłe procesy, takie jak uwalnianie się kwarków – podstawowych składników neutronów. Teoria ta prowadzi do koncepcji tzw. gwiazd kwarkowych, a nawet gwiazd z „dziwnymi” kwarkami, które mogą powstawać w ekstremalnie gęstych warunkach.
Do badania wnętrza gwiazd neutronowych naukowcy wykorzystują pulsary – szybko obracające się gwiazdy neutronowe, które emitują regularne impulsy radiowe. Obserwacje prędkości ich rotacji dostarczają informacji o gęstości tych obiektów. Pulsary, które obracają się setki razy na sekundę, znane jako pulsary milisekundowe, są szczególnie interesujące, ponieważ ich ekstremalna rotacja powoduje spłaszczenie w okolicach równika, co prowadzi do wyższej gęstości w regionach polarnych.
Najbardziej zaawansowane modele teoretyczne, oparte na równaniu stanu Tolmana-Oppenheimera-Volkoffa, opisują masę i gęstość gwiazd neutronowych. Klasyczny model zakłada, że gwiazdy te są zbudowane wyłącznie z neutronów, ale hybrydowe modele uwzględniają obecność materii kwarkowej w ich wnętrzu. Badania porównujące te modele wskazują, że hybrydowe gwiazdy neutronowe lepiej tłumaczą zachowanie najszybszych pulsarów. Symulacje sugerują, że hybrydowe gwiazdy mogłyby osiągać prędkości rotacji bliskie 1 000 obrotów na sekundę, co oznacza, że pulsary wirujące z częstotliwością powyżej 800 Hz prawdopodobnie zawierają materię kwarkową.
Aby potwierdzić te hipotezy, konieczne są dalsze badania. Kluczowym krokiem byłoby znalezienie pulsarów milisekundowych o szerokim zakresie mas, co pozwoliłoby na analizę zależności między masą a częstotliwością rotacji. Wyniki takich badań mogłyby dostarczyć dowodów na to, czy hybrydowe modele lepiej opisują zachowanie pulsarów niż klasyczne podejście.
Odkrycia te mają potencjał, by znacząco poszerzyć naszą wiedzę o materii w ekstremalnych warunkach, umożliwiając głębsze zrozumienie zarówno natury gwiazd neutronowych, jak i fundamentalnych właściwości kwarków.
Źródło: Universe Today
