Najnovija istraživanja otkrivaju da jezgre neutronskih zvijezda sadrže materiju najvećih gustoća zabilježenih u svemiru, gdje je čak do dvije mase Sunca stlačeno unutar kugle promjera svega 25 kilometara. Ovi fascinantni astrofizički objekti, koji se efektivno mogu opisati kao gigantske atomske jezgre, pružaju jedinstven uvid u stanje materije pod ekstremnim uvjetima, gdje gravitacija uzrokuje gustoće daleko veće od onih u pojedinačnim protonima i neutronima.
Istraživanje, koje otvara nova vrata u razumijevanju čestica i nuklearne fizike, usredotočilo se na pitanje mogućnosti postojanja nove faze materije unutar neutronskih zvijezda – hladne kvark-materije. U ovom stanju, koji dosad nije bio opažen, konstitutivni kvarkovi i gluoni bivaju oslobođeni iz svojih uobičajenih veza, omogućujući im gotovo slobodno kretanje.
Profesor teorijske fizike čestica sa Sveučilišta u Helsinkiju, Aleksi Vuorinen, pojašnjava: “Ova studija ne samo da produbljuje naše razumijevanje univerzalnih zakona prirode, već i stavlja temelje za revolucionarne tehnološke napretke. Razumijevanje kvark-materije može otvoriti potpuno nove perspektive u različitim znanstvenim i inženjerskim disciplinama.”
U radu objavljenom u časopisu Nature Communications, međunarodni tim sa Sveučilišta u Helsinkiju pružio je prvu kvantitativnu procjenu vjerojatnosti postojanja jezgri kvark-materije u masivnim neutronskim zvijezdama. Prema trenutnim astrofizičkim promatranjima, kvark-materija je gotovo neizbježna u najmasivnijim primjercima, s procjenom vjerojatnosti između 80 i 90 posto.
Ipak, postoji manja vjerojatnost da su sve neutronskim zvijezde sastavljene isključivo od nuklearne materije, što bi zahtijevalo naglu promjenu iz nuklearne u kvark materiju – snažan fazni prijelaz sličan transformaciji tekuće vode u led. Takva promjena mogla bi destabilizirati zvijezdu do te mjere da njezin kolaps u crnu rupu postaje neizbježan čak i pri formiranju minijaturne jezgre kvark-materije.
Međunarodna suradnja uključujući znanstvenike iz Finske, Norveške, Njemačke i SAD-a, iznosi kako bi buduća promatranja gravitacijskih valova, posebice iz posljednje faze spajanja binarnih neutronskih zvijezda, mogle pružiti ključne uvide koji bi potvrdili ili opovrgnuli postojanje jezgri kvark-materije.
Istraživanje je obilježeno intenzivnim superkompjuterskim izračunima temeljenim na Bayesovoj inferenciji. Ovaj pristup omogućio je precizno određivanje novih granica za svojstva materije neutronskih zvijezda, sugerirajući konformno ponašanje blizu jezgri najmasivnijih stabilnih zvijezda.
Dr. Joonas Nättilä, jedan od vodećih autora studije, ističe interdisciplinarni karakter rada, uključujući znanje iz astrofizike, fizike čestica i nuklearne fizike, te informatike. Dok Joonas Hirvonen, doktorski student pod njegovim mentorstvom, naglašava koliko je ključno bilo korištenje milijuna sati CPU vremena na superračunalama za usporedbu teorijskih predviđanja s opservacijskim podacima, te izražava zahvalnost Finskom centru CSC na pružanju potrebnih resursa.
Najbitnije, ova studija ne samo da pruža uvid u tajanstveni svijet neutronskih zvijezda, već i otvara vrata za buduća revolucionarna otkrića u fizici i izvan nje, nudeći nam novu perspektivu na najdublje tajne svemira.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
