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人类所未曾发现的奇异物质天体

科普小知识2022-05-06 11:54:45
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北京时间1月12日,据英国《每日邮报》报道,中子星是宇宙中密度最大的天体之一。仅仅一勺中子星物质的质量就能超过整个月球。

中子星有一座城市那么大。但是在这个神秘的天体内部,有一个过程在进行中——科学家们相信中子星物质会由于严重的挤压而变得极其致密,甚至变成所谓的“奇异物质”,对这些奇异物质的观察可能有助于我们揭开宇宙的一些奥秘。

人类所未曾发现的奇异物质天体

奇怪的天体

人类所未曾发现的奇异物质天体

图为大型强子对撞机上的“美丽”实验设备。

佩德罗·莫赖斯博士和奥斯瓦尔多·米兰达博士都来自巴西国家空间研究所。这正是他们最新的理论观点之一。他们指出,某些类型的中子星可能由一种叫做“奇怪物质”的新型物质组成。我们不熟悉这种物质的性质,但它可能是由几种不同的亚原子粒子组成的“液体”。

莫拉里斯博士告诉《每日邮报》:“恒星、星系、行星甚至我们自己都是由所谓的重子组成的。所谓的重子是质子或中子,由更基本的粒子夸克组成。有六种不同的夸克(即不同的“味道”),即上夸克、下夸克、迷夸克、奇夸克、底夸克和顶夸克。根据这些夸克的不同组合,它们可以形成不同的重子。例如,两个上夸克加上一个下夸克形成一个质子,而两个下夸克加上一个上夸克形成一个中子。

然而,在中子星内部,传统的重子,即质子和中子,即构成我们周围一切的物质,将被强烈压缩,成为一种新的物质,即所谓的“奇异物质”。这些物质看起来可能和普通物质一样,但是它们和暗物质有很大的不同,因为它们可以形成实际的物理实体。

Molares说:“这种奇怪的物质和普通物质的最大区别是它的密度。顾名思义,中子星是由中子组成的,即两个低夸克加上一个高夸克。这样形成的恒星密度极高,旋转速度极快。它们中的大多数大约是太阳质量的1.3到1.4倍。”

我们看到的大多数物质由两种“味道”组成,并且由两种基本粒子组成——上夸克和下夸克。然而,在某些极端情况下,可能会形成一种罕见的“三味”物质,即由上夸克、下夸克和奇夸克组成的物质。

这就是上面提到的“奇怪物质”。Molares博士说,如果中子星的质量足够大,旋转速度足够快,那么整个恒星可能是由这种奇怪的物质组成的。这样的恒星比普通的中子星小得多。例如,质量约为太阳质量0.2倍的中子星半径约为15公里。然而,由奇怪物质组成的质量相同的天体半径不到5公里。

如果这个理论能够被证实,这将意味着宇宙中的物质可能比我们最初想象的要多。Molares博士说,由于我们不能直接观察地球上的单个夸克,验证这种奇怪物质存在的唯一方法就是观察中子星。

人类所未曾发现的奇异物质天体

“奇怪的事情”

人类所未曾发现的奇异物质天体

天文学中的“圣杯”之一

然而,有趣的是,发现这种奇怪物质存在的过程也可能提供另一种探测引力波的方法,引力波是天文学中的“圣杯”之一。

天体物理学家认为引力波是空间和时间的涟漪,是由宇宙中巨大天体之间的相互作用引起的。然而,尽管有无数的尝试和努力,它的存在尚未得到证明。

Molares博士说,如果由奇怪物质组成的恒星确实存在,它们将与双星系统中的普通中子星相互作用,并产生可探测的效应。他说,对这种双星系统的观测将能够探测到引力波信号,这将是本世纪最具挑战性的重大实验突破之一。

然而,就目前而言,只考虑这种奇怪的物质和由它组成的恒星是否真的存在已经很有吸引力了,因为这将意味着宇宙中仍有一个奇怪的天体,其性质远远超出我们目前的理解。