比中子星更加神秘，奇異夸克星真的存在嗎？科學家該如何發現它？

緻密星

大約再過50億年，我們的太陽就會走到自己的末日，膨脹成一顆紅巨星，最終以白矮星的命運結束自己的一生。

白矮星是宇宙中數量最多的緻密星，因為絕大部分恆星都會以這種方式謝幕。當死亡恆星的內核質量大於太陽的1.44倍時，才會變成另一種緻密星——中子星。

白矮星內部絕大部分都是碳元素，此外還會有一小部分氧、氮、氫。而中子星的引力過於巨大，以至於電子都被壓進了原子核，與質子結合成為中子。因此，這種緻密星幾乎完全由中子構成，所以稱為中子星。這麼看來，中子星可以近似看作是一個只有中子、沒有質子的特殊原子，而白矮星則可以看作是幾乎完全由碳原子構成的一個巨大分子。

在中子星之上，還有黑洞，這要求死亡恆星的內核質量超過太陽的1.5-3倍。在黑洞內部，連中子也不復存在，一切物質都徹底被吞噬到奇點內，損失除質量、角動量以及電荷之外的所有物質。

這是迄今為止人類已知的三種緻密星，但是我們發現，這裡還有缺失的一環！

夸克星

按照白矮星近似於幾乎只含有碳原子的分子、中子星可看作只有中子的原子的話，黑洞已經屬於虛無。可是，中子並非基本粒子，它仍然可以繼續分割。中子是由夸克組成的，分別是兩個下夸克和一個上夸克。那麼問題來了：難道宇宙中就沒有一種夸克星嗎？

或許，宇宙中就存在這麼一種神秘的天體，介於中子星與黑洞之間，那就是夸克星。

在關於中子星的標準模型中，中子星的核心應該是保持完整的，也就是說，它的內部應該也是充滿了中子。不過，最近的一些研究認為，中子星的內部或許會發生分解，形成傳說中的物質——夸克湯。

由於夸克禁閉作用，我們幾乎不可能分離出單個夸克來。但是在宇宙大爆炸或者中子星內部這種恐怖的超高壓、超高溫環境下，夸克有可能會游離出來，這種狀態就叫做夸克湯。而在中子星內部，這種夸克湯就可能形成神秘的夸克星。它看起來和中子星有些相似，但比中子星還要更小。

（圖片說明：中子星與夸克星）

如果這樣的夸克星真的存在，那麼它的內部會發生一些有趣的事情。我們知道，夸克一共有6種，而構成一切可見物質的質子和中子都是由上、下兩種夸克組成的。而在夸克星內部，上夸克和下夸克會發生碰撞，從而產生另一種夸克——奇異夸克。奇異夸克比上、下夸克更重，並且會形成一種非常詭異的核子——奇異夸克團。

一個簡單的奇異夸克團，是由一個上夸克、一個下夸克和一個奇異夸克組成。由於奇異夸克團密度遠超過質子和中子，所以會將靠近自己的質子和中子撕裂，然後通過上述過程形成更多奇異夸克團。理論上來說，一個奇異夸克團一旦接觸了普通物質，就會很快將其完全轉變為奇異物質，小則是普通的奇異夸克團，大的就是奇異夸克星了。

這個理論聽起來挺有趣的，可是很多科學家並不願意接受。

首先，按照這個理論，所有的中子星內應該都有奇異夸克的存在，這就會導致中子星全都崩潰為夸克星。而實際上我們觀測到的中子星，體積都超過了理論上夸克星的極限。

另外，雖然說質子和中子是由上、下夸克組成的，但不代表它們內部就絕對不存在奇異夸克。量子漲落允許奇異夸克偶爾在極短的時間內出現一下，而我們從未見過這樣的情況導致周圍的一切都變成奇異物質，因為單個的奇異夸克是不穩定的。因此，如果奇異物質真的存在，那也只可能存在於巨大而且密度極高的天體內。

（圖片說明：白矮星）

即便如此，科學家們仍然鍥而不捨，希望在宇宙中找到答案。最近的一項研究，似乎發現了一些秘密。在這項研究中，科學家試圖尋找一種叫做奇異夸克矮星的天體。根據他們的假設，這種天體質量和白矮星差不多，但因為它是由奇異物質構成的，所以要比白矮星小得多。

那麼，他們該如何尋找這種神奇的天體呢？

研究人員指出：宇宙中的白矮星似乎都遵從一個質量-半徑函數，如果我們發現一些看似是白矮星卻又不符合這個規律的，那就有可能是奇異夸克矮星。

（圖片說明：白矮星的質量-半徑函數）

目前來說，一顆天體的質量相對比較容易獲得，而半徑則比較複雜。好在，當我們知道一顆恆星的質量和表面的引力時，就可以很輕鬆地計算出它的半徑——簡單的萬有引力公式就可以計算出來。因此，研究人員調用了蒙特婁白矮星資料庫內關於白矮星的數據來進行尋找。

在這個資料庫中一共記錄了超過5萬顆白矮星的數據，其中4萬顆同時有質量和引力的數據。這些數據相對來說並不難獲得，通過引力透鏡效應或者都卜勒效應就可以計算出白矮星的質量，而表面的引力通過觀測它產生的引力紅移就可以計算出來。通過這些數據和上面提到的奇異矮星可能的性質，就可以尋找這種神秘的天體。

結果發現，絕大部分白矮星都遵從著質量-半徑函數關係，但是其中也有8顆並不符合預測。這8顆白矮星的質量相對更小一點，這意味著它們有可能就是研究團隊一直在尋找的奇異矮星。

當然，這也不意味著他們就已經找到了奇異矮星，畢竟我們要先排除觀測數據的誤差，還要確定是否白矮星還有些不了解的機制。

不管怎麼說，這是一個好機會，值得深入研究。也許在宇宙中，就真的有奇異矮星這種神秘的天體甚至更加神奇的天體，等著我們去發現，並且屆時將會讓我們大吃一驚呢！