Er der en måde at opdage mærkelige kvarkstjerner, selvom de ligner hvide dværge?

Materie er bygget op omkring kvarker, danner kernerne i atomer og molekyler. Mens der er seks typer kvarker, regulært stof indeholder kun to:op-kvarker og ned-kvarker. Protoner indeholder to ups og en down, mens neutroner indeholder to downs og en op. På jorden, de andre fire typer ses kun, når de skabes i partikelacceleratorer. Men nogle af dem kan også forekomme naturligt i tætte genstande som neutronstjerner.

Standardmodellen for neutronstjerner hævder, at neutroner forbliver stort set intakte i deres indre. Dermed, en neutronstjerne er som en enorm atomkerne, der holdes sammen af ​​tyngdekraften frem for den stærke kernekraft. Men astronomer forstår ikke helt, hvordan neutroner interagerer ved ekstreme temperaturer og tætheder. Det er muligt, at inden for en neutronstjerne, neutronerne nedbrydes til en suppe af kvarker, danner det, der er kendt som en kvarkstjerne. Quarkstjerner ville ligne neutronstjerner, men ville være lidt mindre.

Hvis der findes kvarkstjerner, så er det muligt, at højenergiske op- og nedkvarker kan støde sammen og skabe mærkelige kvarker. Mærkelige kvarker er meget tungere end op og ned kvarker, så de ville have tendens til at danne en ny type nukleon kendt som strangelets. En simpel strangelet ville bestå af en up, ned og en mærkelig kvark. Fordi strangelets er meget tættere end protoner og neutroner, kontakt mellem de to ville rive protonerne og neutronerne fra hinanden for at skabe flere strangelets. I det væsentlige, hvis mærkelige stoffer kommer i kontakt med almindelige stoffer, det varer ikke længe, ​​før det bliver omsat til mærkeligt stof. Du kan have alt fra mærkelige stjerner til mærkelige planeter.

Mens mærkeligt stof er en interessant idé, det er ikke populært. Til at starte med, hvis der dannes mærkeligt kvarkstof i nogle neutronstjerner, det skal dannes i dem alle, får dem til at kollapse. Men vi ser masser af neutronstjerner, der er for store til at være mærkelige kvarker. Der er også den kendsgerning, at mærkelige kvarker kan forekomme i almindelige protoner og neutroner. For eksempel, selvom en proton er lavet af to up-kvarker og en down-kvark, det er egentlig kun et gennemsnit. Kvanteudsving betyder, at mærkelige kvarker kan dukke op i korte perioder. Men de er ikke stabile og omdanner ikke nukleoner til mærkeligt stof. Så hvis der eksisterer mærkeligt stof, det eksisterer sandsynligvis kun inden for store, tætte genstande.

Stadig, det er værd at lede efter mærkelige stofobjekter i universet, og for nylig, en undersøgelse har fundet nogle få kandidater. Undersøgelsen søgte efter en type objekt kendt som mærkelige dværge. Disse hypotetiske objekter har en masse svarende til en hvid dværg, men i stedet for at være lavet af regulært stof i en degenereret tilstand, de er lavet af mærkeligt kvarkstof. Som resultat, de ville være meget mindre end hvide dværge.

For at finde disse objekter, holdet så på data fra Montreal White Dwarf Database (MWDD), som har data om mere end 50, 000 hvide dværge. For omkring 40, 000 af dem, databasen viser både massen og overfladetyngdekraften af ​​de hvide dværge. Massen af ​​en hvid dværg kan bestemmes af Doppler-forskydningen af ​​dens lys, når den kredser om en ledsagerstjerne eller ved gravitationslinser, mens overfladetyngdekraften kan måles ved den gravitationelle rødforskydning af dets lys.

Hvis du kender en stjernes masse og overfladetyngdekraft, du kan nemt beregne dens radius. Holdet gjorde dette og sammenlignede derefter resultaterne med masse- og radiusforholdet for hvide dværge. De fleste af dem fulgte forholdet, men otte af stjernerne gjorde det ikke. De var meget mindre i størrelse og matchede forudsigelser for en kvarkdværg.

Dataene i dette arbejde er ikke stærke nok til at bevise, at disse objekter er mærkelige dværge, men de er værd at studere nærmere. Noget er mærkeligt ved dem, og det ville være godt at afgøre, om det skyldes mærkelige kvarker eller noget andet.