En kärna av kvarkmateria antas finnas inuti neutronstjärnor

 

I slutet av en stjärnas liv likt vår sol upphör kärnfusionen och stjärnan sväller upp till en röd jätte och sväljer de planeter som finns i dess uppsvällningsområde. I vårt fall troligen Jorden och de inre planeterna. Därefter kollapsar stjärnan samman genom stark gravitation och blir en vit dvärgstjärna 

Alternativt som vi här är intresserad av en neutronstjärna 

 En neutronstjärna består av den tätaste materien som finns i universum. En typisk neutronstjärna är endast cirka 20 km i diameter men med en massa motsvarande 1,4–3 solmassor. Det innebär att neutronstjärnan har en densitet som är omkring 1 miljard ton per kubikcentimeter. Gravitationsfältet vid stjärnans yta är tvåhundra miljarder gånger starkare än på jorden.

Sammansättningen av neutronstjärnor har dock länge varit föremål för mycket kontroverser.

Baserat på observationer av neutronstjärnor och kvantkromodynamikteori (Kvantkromodynamik (QCD) beskriver växelverkan mellan kvarkar och gluoner) har en forskargrupp under ledning av professor Yizhong från Purple Mountain Observatory (PMO) vid Chinese Academy of Sciences (CAS) funnit att det troligen finns en mystisk kvarkmateriekärna i massiva neutronstjärnor.

Att få möjlighet att observera denna exotiska kärna skulle ge en unik möjlighet att utforska ekvationen för tillståndet av tät materia och då särskilt övergången till  hadronisk fysik ( vetenskap som studerar  hadroner, kompositpartiklar sammansatta av kvarkar. Denna disciplin ligger halvvägs mellan kärnfysik som studerar atomkärnan och partikelfysik) till kvarkmateria.

Forskarna analyserade insamlad data om neutronstjärnors massa, radie, gravitationsvågor från sammanslagningar av binära neutronstjärnor (dubbelstjärnor) och teoretiska begränsningar från kvantkromodynamiska beräkningar. De använde den insamlade informationen med sin nyutvecklade statistikmetod i tät materias ekvation av tillstånd att detaljstudera.

Vid en kvantitativ analys avslöjades att tillståndet i centrum av de mest massiva neutronstjärnorna är mjukare än typisk hadronisk materia (även med hyperoner) och att där finns en exotisk kärna större än 1 km.

Studien publicerades i Science Bulletin den 11 april 2023.

Bild vikipedia på en proton. En sådan består av två uppkvarkar, en nedkvark och gluonerna som förmedlar krafterna som "binder" dem samman. Färgtilldelningen av de enskilda kvarkarna är godtycklig. Men alla tre färgerna måste vara närvarande; Rött, blått och grönt för att visa en analogi med dessa primära färger som tillsammans ger en vit färg.