Часть ученых считает, что яркие всплески при взрывах сверхновых звезд говорят нам о появлении кварковых звезд. Данный подход к объяснению вспышек сверхновых, обладающих очень большой светимостью, основывается на наблюдениях и предположении о существовании кварковых сверхновых звезд.
Данную гипотезу выдвинули коллективы ученых университета Калгари (Канада) и Стеффен (Мексика). Основанием для этих предположений стали наблюдения за крайне яркими сверхновыми, классифицированными в 2011 году.
Сверхновые
Природа сверхновых звезд иная, нежели у новых звезд. Новые и сверхновые звезды имеют ряд сходных явлений:
- резкий и существенный рост блеска;
- последующее затухание вспышки.
Однако, для сверхновой звезды:
- вспышка указывает на последнюю, катастрофическую стадию развития звезды;
- на этом этапе сверхновая теряет равновесие и быстро коллапсируют под своей тяжестью;
- заканчиваются все источники термоядерной энергии.
При превышении сжимающейся звездой массы Солнца более чем в $1,5$ раза, при достижении плотности белого карлика, эта звезда не способна остановить сжатие. Результатом вспышки сверхновой становятся нейтронная заезда или черная дыра, которая окружена облаком газа (остаток сверхновой).
Сверхновые звезды - это не только что появившиеся звезды, а небесные объекты, которые уже успели «постареть».
Существенным отличием сверхновых звезд от новых является то, что они не способны вспыхнуть повторно.
Вспышка сверхновой является кране редким явлением. В нашей галактике вспышка сверхновой наблюдалась в 1604 году.
В других галактиках ежегодно открывают несколько десятков сверхновых.
Бывает, что сверхновая некоторое время светит так же ярко, как все остальные звезды вместе в небольшой Галактике.
Остатки сверхновых можно наблюдать десятки тысяч лет после взрыва. Остатки сверхновых являются важными источниками частиц с большой энергией – космических лучей в нашей Галактике.
Сверхновые ученые делят на два класса:
- сверхновые, во вспышке которых нет спектральных линий водорода, относят к первому типу,
- сверхновые, во вспышке которых имеются спектральные линии водорода - это сверхновые второй группы.
В данных классах могут выделять подклассы. Сверхновые данных типов обладают разными кривыми блеска.
Модели физических процессов для сверхновых звезд, созданные на сегодняшний день нельзя назвать универсальными и окончательными.
Если сверхновая звезда обладает большой массой (порядка 40 Солнечных масс), то в результате ее взрыва возникнет нейтронная звезда. Эта звезда имеет огромную плотность, она вращается, обладает большим магнитным полем.
Для описания супер – ярких сверхновых предлагают использовать модели кварковых звезд. Кварковые звезды на настоящий момент являются гипотетическими.
Состав кварковых звезд
В соответствии с моделью перехода нейтронной материи в кварковую при огромных плотностях в центрах нейтронных звезд, элементарные частицы (протоны и нейтроны) располагаются очень близко друг к другу. Расстояния между элементарными частицами составляют их классические радиусы. Каждая из данных элементарных частиц образована тремя кварками. При плотностях, которые меньше рассматриваемых кварки находятся внутри элементарной частицы. В центре звезды, где плотность вещества огромная, у кварков появляется возможность переходить в соседние частицы, так кварки свободно движутся по всей области с большой плотностью. Объединения кварков тройками в нуклоны распадается. При этом вещество можно считать кварковым газом или жидкостью.
Теоретические исследования показывают, что в нашем кварковом газе имеются:
- обычные $u$- (верхние) кварки,
- обычные $d-$ (нижние) кварки,
- $s - $ (странные) кварки.
В таких элементарных частицах как протоны и нейтроны странных кварков нет. Эти кварки входят в состав гиперонов. Присутствие в составе кварковых звезд странных кварков обуславливает название данных звезд, она часто называются странными.
Состояние кваркового вещества выгодно с энергетической точки зрения.
Кварки – это гипотетические частицы, которые на сегодняшний день не обнаружены. Допускают, что заряд кварка равен $\frac{1}{3}e$, где $e$ - заряд электрона.
Исследование связи между суперяркими сверхновыми и кварковыми звездами была выполнена 17 лет назад.
Модель кварковой новой звезды
При составлении модели кварковой новой ученые из Дании и Индии рассматривали вспышки восьми сверхновых. В своем исследовании ученые отметили, что появление кварковой звезды сопровождается взрывом. При этом оболочка (кора) нейтронной звезды выбрасывается наружу и догоняет оболочку предыдущего взрыва сверхновой, которая создала нашу нейтронную звезду. При этом возникает повторная вспышка излучения, служащая подтверждением преобразований материи. В этой модели двойное увеличение яркости объекта создает кварковая новая.
При этом интенсивность излучения связана с длительностью интервала времени между первым взрывом сверхновой и вторым взрывом кварковой новой. При небольшом промежутке между взрывами всплески свечений накладываются, при этом возникает узкий интервал свечения очень большой мощности с распадом большой скорости.
Если отрезок времени между взрывами значителен, то первый всплеск светимости не такой большой, но при этом распад происходит медленно.
Кварковые звезды могут появиться только при взрывах звезд, массы которых находятся в интервале 25-33 масс Солнца. Только объекты такой массы могут дать достаточно энергии для описываемого события.
Исследования спектров особенностей взрывов сверхновых согласуются с возможностью появления кварковых новых при вспышках супер-ярких сверхновых.
В настоящее время нет ясности в вопросе: В составе кварковой звезды имеется только кварковое вещество, или ядро звезды составлено из кварков и покрыто оно корой обычного вещества.
