Самая мелкая и лёгкая из нейтронных звёзд, найденных астрономами, может оказаться гипотетической «странной звездой»
Остатки сверхновой HESS J1731–347, окружающие мелкую нейтронную звезду
Любая звезда из главной последовательности находится в состоянии гидростатического равновесия. Силам гравитации, сжимающим её материю, противостоит излучение, генерируемое ядерным синтезом в её ядре. Однако ядерное «топливо» рано или поздно заканчивается, и тогда звезда сбрасывает внешние слои, а её ядро резко сжимается, превращаясь в останки звезды. Какие именно — всё зависит от массы ядра.
При массе меньшей 1,4 солнечных ядро будет сжиматься, пока гравитацию не уравновесит давление электронов — и получится белый карлик. При большей массе ядра, вплоть до трёх солнечных масс, оно сожмётся ещё сильнее, и остановит это сжатие только давление нейтронов — тогда получится нейтронная звезда. Ну, а если масса будет ещё больше, мы получим чёрную дыру.
По крайней мере, всё обстоит так по текущим представлениям. Самый массивный из найденных белых карликов имеет массу в 1,35 солнечных, а самая мелкая чёрная дыра — 2,14 солнечной массы. В принципе, краевые случаи допускают любое развитие событий, и скорее всего, нейтронная звезда может получиться из ядра с массой 1,3 или даже 1,2 солнечных. Однако недавно астрономы наткнулись на нейтронную звезду HESS J1731–347, масса которой составляет 0,77 солнечных –, а это уже никуда не годится.
Узнать массу нейтронной звезды довольно сложно. Для этого нужно либо чтобы у неё был компаньон — и тогда можно высчитать массу звезды через орбитальную динамику, или она должна быть пульсаром — и тогда можно делать выводы на основе радиосигналов. HESS J1731–347 не относится ни к тем, ни к другим. Зато её окружает туманность — остатки бывшей звезды, которую освещает обычная звезда, расстояние до которой мы очень хорошо знаем благодаря данным, полученным от проекта Гайя.
В результате на основе наблюдений в рентгеновском диапазоне астрономы вычислили массу нейтронной звезды — и она попадает в промежуток от 0,6 до 0,9 солнечных. Либо наше понимание о формировании нейтронных звёзд расходится с реальностью, либо — как предполагают авторы статьи — это редкий зверь типа «кварковая звезда», а точнее, её подвид — «странная звезда».
Нейтронная и кварковая звёзды
Кварковая звезда — гипотетический космический объект, состоящий из так называемой «кварковой материи». Предполагается, что когда вырожденный газ, из которого состоят нейтронные звёзды, оказывается под достаточным давлением из-за гравитации звезды или сверхновой, создающей её, отдельные нейтроны распадаются на кварки (u-кварки и d-кварки), из которых они состоят, образуя таким образом кварковую материю. Возможно, такая материя существует в ядрах нейтронных звёзд. Но также возможно, что вся звезда может состоять из кварковой материи.
Как показывает моделирование, в «кварковом газе», из которого, предположительно, состоит кварковая звезда, должно присутствовать большое количество s-кварков («странных»), поэтому иногда кварковые звёзды называют ещё и «странными» звёздами. А поскольку странные кварки в 20 раз массивнее верхних и нижних, получается, что плотность странной звезды будет гораздо больше, чем у нейтронной — и тогда она может удерживать себя за счёт гравитации, будучи менее массивной.
Ну или астрономы просто ошиблись при подсчёте массы звезды. Об этом упоминают и сами авторы работы, указывая, что для подтверждения результатов требуются дополнительные наблюдения. Странный результат не обязательно означает, что мы нашли странную звезду.
