兩顆中子星合併,暗藏夸克物質產生奧祕

作者 | 發布日期 2024 年 08 月 26 日 13:43 | 分類 天文 , 自然科學 line share Linkedin share follow us in feedly line share
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兩顆中子星合併,暗藏夸克物質產生奧祕

兩顆中子星互撞除了會導致它們自身迅速改變形狀、升溫、內部物質狀態改變,擾亂時空本身產生地球從數億光年之外檢測到的重力波,還可能產生夸克物質。透過集合兩種理論,科學家進一步理解這些夸克物質在極端事件下的行為。

中子星是大質量恆星死亡、爆炸後形成的宇宙最極端恆星,密度比原子核還高,僅一茶匙中子星物質重量就可達 1,000 萬噸,因此當中子星相互碰撞,豪不意外會掀起嘆為觀止的事件,創造出宇宙唯一一個能形成比鉛重元素(如金、銀、鈽)的動盪環境,這些元素甚至無法在大質量恆星核心生成。

然而,中子星殘骸還隱藏著其他東西。科學家認為,中子星碰撞除了會迅速坍縮誕生一個全新黑洞,還可能引發奇怪條件,將夸克、膠子從質子與中子內部釋放出來。

一般來說,中子星大致分成三層,核心部分壓力最大,由超子組成;中間層為自由中子,表面為中子進行 β 衰變產生的電子、質子、微中子組成,當兩個中子星合併,會在合併壓力下改變形狀、升溫,這些因素最終會改變核心物質狀態,從而使原本被限制在質子和中子內的基本粒子夸克、膠子自由移動。

芬蘭赫爾辛基大學團隊結合弦理論、微擾理論兩種方法,測定稠密夸克物質的體積黏度(volume viscosity),得出相似結果強化此觀點:夸克物質體積黏度在比核物質更低的溫度達到峰值,有助我們了解中子星物質在雙星合併過程的行為。

研究人員表示,我們或許可從重力波數據尋找黏度效應(viscous effect),它們的缺失可能揭示中子星合併過程產生夸克物質。

(首圖來源:赫爾辛基大學

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