Astronomowie odkryli w kosmosie gwiazdy nowego typu. Jeśli rzeczywiście okaże się, że są wypełnione materią kwarkową, mogłyby stanowić zagrożenie dla naszej zwykłej ziemskiej materii. Na szczęście od najbliższej dzieli nas 400 lat świetlnych

     Na pierwszy rzut oka wyglądało, iż badane gwiazdy należą do typu neutronowych, tj. złożone są głównie z neutronów upakowanych ściśle jak pomarańcze w skrzynce. Taki stan materii na Ziemi spotykany jest przede wszystkim w jądrach atomowych. Gwiazdę neutronową porównuje się więc czasem do "gigantycznego jądra atomowego". Ponieważ materia jest tam upakowana niezwykle gęsto, taka gwiazda o masie zbliżonej do masy Słońca ma średnicę zaledwie 16-24 km. Łyżeczka materii z wnętrza gwiazdy neutronowej ważyłaby na Ziemi miliardy ton. Czy może istnieć coś jeszcze gęstszego? Okazuje się, że tak.

Kwarkowa zupa

     Od lat 80. uczeni spekulowali, że materia może być jeszcze mocniej ściśnięta. W takiej sytuacji neutrony rozpadałyby się na części składowe - kwarki. Wypełniona "kwarkową zupą" gwiazda miałaby jeszcze większą gęstość, a co za tym idzie jeszcze mniejszy rozmiar niż gwiazda neutronowa.

     Poszukiwania takich gwiazd prawdopodobnie zakończyły się sukcesem. Pod koniec zeszłego tygodnia w internecie ukazały się prace dwóch zespołów badawczych. Wynika z nich, że udało się natrafić na obiekty o średnicy mniejszej niż 11 km.

     Jeśli to prawda, to zdaniem Michael Turner z Uniwersytetu Chicago mamy dowód na istnienie nowego, kwarkowego stanu materii - mówi .

     W teorii kwarkowa materia powinna składać się z trzech typów kwarków - dolnego i górnego (tworzą naszą ziemską materię) oraz dziwnego (wchodzi m.in. w skład nietrwałych cząstek - hiperonów, które uzyskuje się laboratoriach).

     Do tej pory nie znano jej na Ziemi. Według niektórych hipotez taka materia zwana dziwną może być bardzo trwała i stabilna, a do utrzymania kwarkowej gwiazdy w całości wcale nie potrzeba siły grawitacji.

    

Prof. Paweł Haenselz Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie (który jako jeden z pierwszych na świecie badał własności takich gwiazd) dla miesięcznika "Wiedza i Życie":

Gdyby grawitacja nagle znikła, zwykła gwiazda rozleciałaby się pod naporem wewnętrznego ciśnienia. To samo stałoby się z gwiazdą neutronową. Natomiast gwiazda dziwna (kwarkowa) co najwyżej troszkę by się rozdęła! Gwiazdy dziwne pozostają związane w całość dzięki specyficznym siłom, z jakimi kwarki oddziałują na siebie nawzajem. Mówiąc żartobliwie, to jeszcze jeden powód, by nazywać je dziwnymi

     Hipotetyczne niewielkie skrawki dziwnej materii zwane dziwadełkami byłyby zagrożeniem dla zwykłej materii. W zetknięciu z takim dziwadełkiem jądra "naszej" materii byłyby "przeciągane" na stronę dziwadełka i zamieniałyby się w dziwną materię.

    

Prof. Włodzimierz Kluźniak z Uniwersytetu Zielonogórskiego i Centrum Astronomicznego PAN w Warszawie mówi:

Co ciekawe, wystarczyłoby, żeby we wnętrzu gwiazdy neutronowej powstał mały "zarodek" kwarkowej materii. Od razu zacząłby pochłaniać neutrony wokół i rosnąć ich kosztem. Po chwili cała gwiazda neutronowa zmieniłaby się w kwarkową materię. Nie można wykluczyć, że niektóre obserwowane przez nas gwiazdy neutronowe to w rzeczywistości gwiazdy kwarkowe

     Złapać kwarka

     Dwa lata temu zaniepokojenie wywołały pogłoski o możliwości wyprodukowania dziwadełka w zderzeniach jąder złota w akceleratorze RHIC w Brookhaven. Prof. Helena Białkowska pisała wtedy w miesięczniku "Wiedza i Życie": "Dziwadełko pożerało by dosłownie wszelkie napotykane dodatnie jądra atomowe zwykłej materii i w krótkim czasie połknęło by naszą planetę, czyniąc z niej coś w rodzaju eksplodującej supernowej." Specjalnie powołany zespół ekspertów oszacował jednak, że prawdopodobieństwo takiego zdarzenia jest minimalne. Tymczasem być może dziwna materia sama "podsuwa się" badaczom jak na talerzu. Wraz z odkryciem gwiazd kwarkowych nadarza się przecież niepowtarzalna okazja, by zbadać własności tworzącej je materii z kwarków.

     Pierwsza "podejrzana" o dziwność gwiazda to pulsar 3C58 z konstelacji Kasjopei oddalony 10 tys. lat świetlnych od Ziemi. Zespół Davida Helfanda z Columbia University określił jej temperaturę na ok. milion stopni. 3C58 jest uważana za pozostałość po wybuchu supernowej z 1181 roku, o którym wspominają chińscy kronikarze. Jeśli jednak to prawda, to pulsar jako gwiazda neutronowa jest dwa razy za chłodny, jak na swój wiek - twierdzą amerykańscy uczeni. Ponieważ zaś dziwna materia stygnie dużo szybciej, podejrzewają, że mają do czynienia właśnie z gwiazdą kwarkową.

     Nie jest to jednak pewne. Prof. Paweł Haensel w 1991 roku wykazał, że zwykła gwiazda neutronowa też może czasem stygnąć szybciej, niż powinna. - Wraz z trzema kolegami z USA opublikowałem pracę, w której opisaliśmy znacznie bardziej wydajny mechanizm chłodzenia. Wystarczy kilkaset lat, by powierzchniowe warstwy gwiazdy zrobiły się zupełnie chłodne (jak dla astronomów, oznacza to bowiem, że ich temperatura spada poniżej miliona kelwinów). Jest to najprostsze i najbardziej przekonujące objaśnienie wyników obserwacji obiektu w Kasjopei - wyjaśnia prof. Haensel.

     Takich wątpliwości nie ma jednak w przypadku drugiej z hipotetycznych gwiazd, oznaczonej jako RX J1856.5-3754. Znajduje się ona w konstelacji Korony Południowej, jakieś 400 lat świetlnych od Ziemi. W świetle widzialnym jest sto milionów razy słabsza od najsłabszych gwiazd widocznych gołym okiem, ale emituje znacznie ilości energii w postaci promieni rentgenowskich. Pomiary przeprowadzone przez zespół Jeremy'ego Drake'a z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics wskazują, że powierzchnia gwiazdy ma temperaturę 700 tys. stopni, a z tego można wywnioskować, iż ma ona średnicę zaledwie 11 km.

     Może zatem będziemy mieli pierwszą w historii szansę badania obiektu złożonego z materii odmiennej niż nasza. Ze względu na ryzyko będzie to jednak musiało być zapewne bardzo dalekie spotkanie trzeciego stopnia.

     * Pełen tekst rozmowy z Pawłem Haenselem z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie miesięcznik "Wiedza i Życie" opublikuje za miesiąc.
Powrót do spisu