"이상한 쿼크 별"로 알려진 극도로 조밀하고 이국적인 가상의 우주 물체가 우주에 존재할 수 있습니다. 천체 물리학자들이 쿼크 별의 존재에 대해 계속 토론하는 동안 물리학 팀은 2019년에 관찰된 중성자 별 병합의 잔해가 쿼크 별이 되기 위해 필요한 질량을 정확히 가지고 있다는 것을 발견했습니다.
별이 죽으면 핵이 너무 수축하여 새로운 유형의 물체로 변합니다. 예를 들어, 태양이 마침내 죽으면 고도로 압축된 탄소와 산소 원자로 이루어진 행성 크기의 공인 백색 왜성을 남길 것입니다. 더 큰 별이 초신성이라고 불리는 대격변 폭발로 폭발할 때 중성자별을 남깁니다. 이 엄청나게 조밀한 물체는 지름이 불과 몇 킬로미터에 불과하지만 질량은 태양의 몇 배에 달할 수 있습니다. 이름에서 알 수 있듯, 거의 전부가 순수한 중성자로 구성되어 있어 실제로 km 길이의 원자핵이 됩니다.
중성자 별은 너무 이색적이어서 물리학자들은 아직 완전히 이해하지 못했습니다. 중성자별이 환경과 어떻게 상호작용하는지 관찰할 수 있고 표면 근처에서 중성자 물질에 어떤 일이 일어나는지에 대해 어느 정도 추측할 수 있지만 핵의 구성은 여전히 파악하기 어렵습니다.
문제는 중성자가 완전히 기본적인 입자가 아니라는 것입니다. 양성자와 결합하여 원자핵을 형성하지만 중성자 자체는 쿼크라고 하는 더 작은 입자로 구성됩니다.
가지 종류가 있거나 아로마, 쿼크: 위, 아래, 위, 아래, 기묘 및 매력. 중성자는 개의 다운 쿼크와 개의 업 쿼크로 구성됩니다. 너무 많은 원자를 함께 평평하게 하면 거대한 중성자 덩어리가 됩니다. 따라서 너무 많은 중성자를 함께 짜내면 거대한 쿼크 공으로 변할까요?
대답은 "아마도"에서 "어렵다"까지 다양합니다. 문제는 쿼크가 혼자 있는 것을 좋아하지 않는다는 것입니다. 핵의 쿼크를 묶는 강력한 핵력은 실제로 거리에 따라 증가합니다. 두 개의 쿼크를 함께 당기려고 하면 뒤로 당기는 힘이 증가합니다. 결국, 그들 사이의 중력 에너지가 너무 커서 분리된 쿼크와 행복하게 결합하는 새로운 쿼크를 포함하여 새로운 입자가 진공에서 나타납니다.
중성자를 구성하는 업 또는 다운 쿼크로 거시적인 물체를 만들고자 한다면 그 물체는 매우 빠르고 격렬하게 폭발할 것입니다.
하지만 이상한 쿼크를 사용하는 방법이 있을지도 모릅니다. 기이한 쿼크는 그 자체로 상당히 무거우며 휴식을 취하게 되면 더 가벼운 위아래 쿼크로 빠르게 붕괴됩니다. 그러나 많은 수의 쿼크가 함께 결합되면 물리학이 바뀔 수 있습니다. 물리학자들은 이상한 쿼크가 위아래 쿼크와 결합하여 다음으로 알려진 삼중항을 형성할 수 있음을 발견했습니다. 별, 안정적일 수 있지만 극한의 압력 하에서만 가능합니다.
중성자별을 너무 많이 압축하면 모든 중성자가 별을 지지하는 능력을 잃고 폭발하여 블랙홀을 형성합니다. 그러나 압력이 중성자를 용해하고 이상한 쿼크 별을 형성할 만큼 충분히 높지만 중력이 차지할 만큼 강하지 않은 중간 단계가 있을 수 있습니다.
천문학자들은 우주에서 많은 이상한 별을 찾을 것으로 기대하지 않습니다. 이러한 물체는 중성자별보다 무겁지만 블랙홀보다 가벼워야 하며 기동할 여지가 많지 않습니다. 그리고 우리는 이상한 별의 물리학을 완전히 이해하지 못하기 때문에 이상한 별이 존재할 수 있는 정확한 질량조차 모릅니다.
그러나 천문학자 팀은 최근 190425년에 관측된 두 중성자별의 합병으로 인한 중력파 현상인 GW2019를 관찰했습니다. 엄청난 양의 중력파와 함께 중성자별이 합쳐지면 킬로노바가 형성되는데, 이는 일반 신성보다 강력하지만 초신성보다 약한 폭발입니다. 천문학자들은 이 사건에서 전자기 신호를 감지할 수 없었지만 2017년에 중력파와 복사를 모두 생성한 유사한 사건을 관찰했습니다.
두 개의 중성자별이 합쳐지면 질량, 스핀, 충돌 각도에 따라 사건이 발전할 수 있는 몇 가지 옵션이 있습니다. 이론적 계산에 따르면 중성자별은 서로를 파괴하거나 블랙홀을 형성하거나 약간 더 무거운 중성자별을 생성할 수 있습니다.
그리고 새로운 연구에 따르면 이러한 우주 충돌은 이상한 쿼크 별의 형성으로 이어질 수 있습니다.
연구팀은 2019년 합병 후 남은 물체의 질량이 3,11~3,54태양질량으로 추정했다. 중성자별의 구조에 대한 우리의 최선의 이해에 따르면, 그것은 너무 많은 질량이며 블랙홀로 폭발했어야 했습니다. 그러나 그것은 또한 이 이상한 별들의 구조 모델이 허용하는 질량 범위 내에 속합니다.
190425년 GW2019가 이상한 쿼크를 가진 희귀한 별에 대한 우리의 첫 관측인지 여부를 말하기에는 너무 이르지만, 미래의 관측(및 더 이론적인 작업)은 천문학자들이 이 이국적인 생물 중 하나의 위치를 정확히 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.
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