中子有了中子星,夸克卻還發現夸克星,這是怎麼回事呢?
雙中子星合併
中子星目前已經在宇宙中觀測到,而至今也沒有在宇宙中找到夸克星的蹤跡,夸克星只是一種理論上存在的天體。假如夸克星存在,那麼,它們是一種比中子星更為緻密的天體。理論上,中子星和夸克星都是大質量恆星的演化終點,造成它們組成上存在區別的本質原因是質量的不同,夸克星要比中子星的質量更大。首先,我們簡單來了解一下中子星是怎麼形成的。
內部結構
恆星通過內部核聚變反應能夠產生很強的輻射壓,這種向外的壓力與自身重力相平衡。對於質量大於太陽8倍的恆星,它們核心區域的氫轉變為氦之後,通過氦核作用,還能逐漸聚變出更重的元素,一直可以到鐵、鈷和鎳等重元素。而到了鐵元素開始核聚變之後,恆星將會迅速失衡。這是因為鐵的核聚變反應吸收的熱量多於釋放的熱量,從而導致恆星內部的輻射壓急劇下降,恆星自身重力強烈擠壓核心,由此引發外部爆炸成超新星,而內部則因引力坍縮而轉變為中子星。
這裡簡單解釋一下為什麼會形成中子星。正常情況下,物質是由原子組成,原子又分為原子核和電子兩部分。如果物體的質量足夠大,自身重力會先把電子殼層壓碎,然後再迫使電子進入原子核中,並與質子相結合,最終轉變為中子。而如果物體的質量不夠大,中子的簡併壓力能夠維持結構穩定,使得引力坍縮停下來,這樣的天體就是中子星。理論上,中子星的下限質量為太陽的1.4倍,上限質量為太陽的3倍。
另一方面,由於中子是由夸克組成,有物理學家認為,如果恆星核心質量足夠大,中子將會被壓碎成夸克,結果產生由夸克簡併物質組成的夸克星。從這點來看,夸克星的質量高於中子星,並且它們要比中子星更為緻密。但由於夸克禁閉的限制,自由夸克應該無法存在,所以夸克星的存在性受到質疑。目前,中子星已經發現,但夸克星還沒有。