Yjet më masivë neutron ndoshta kanë bërthama të lëndës kuarke
Atomet përbëhen nga tre gjëra: protonet, neutronet dhe elektronet. Elektronet janë një lloj grimce themelore, por protonet dhe neutronet janë grimca të përbëra nga kuarke lart e poshtë. Protonet kanë 2 ngritje dhe 1 poshtë, ndërsa neutronet kanë 2 ulje dhe 1 lart. Për shkak të natyrës kurioze të forcës së fortë, këta kuarkë janë gjithmonë të lidhur me njëri-tjetrin, kështu që ata kurrë nuk mund të jenë grimca vërtet të lira si elektronet, të paktën në vakuumin e hapësirës boshe. Por një studim i ri në Nature Communications zbulon se ata mund të çlirohen brenda zemrave të yjeve neutron.
Yjet e neutronit janë mbetjet e yjeve të mëdhenj. Ato janë një përpjekje e fundit për të mbajtur një bërthamë yjore që të mos shembet në një vrimë të zezë. Pasi harxhohet gjithë karburanti bërthamor i një bërthame të dendur, e vetmja gjë që mund të kundërshtojë gravitetin është presioni kuantik i neutroneve . Dhe kjo është aty ku gjërat ndërlikohen.
Modeli i thjeshtë i një ylli neutron thotë se bërthama e tij është e mbushur me neutrone pikërisht në skajin e kolapsit në vetvete. Ata mund të përplasen kundër njëri-tjetrit me energji të jashtëzakonshme, por ata janë ende neutrone. Kuarkët brenda tyre janë të lidhur shumë fort që neutronet të ndahen. Por disa kanë argumentuar se në këtë skaj gravitacional, neutronet mund të lirohen, duke i lejuar kuarket e tyre të rrjedhin së bashku në një lloj supe kuarke. Kjo do të thotë se yjet neutron mund të kenë një bërthamë të dendur kuarku.
Fatkeqësisht, ne nuk mund të kryejmë eksperimente mbi yjet neutron, as nuk mund të krijojmë llojin e lëndës bërthamore të dendur të një ylli neutron në Tokë, por ne kemi njëfarë ideje se si sillet lënda e dendur bërthamore përmes ekuacionit të gjendjes së saj. Një ekuacion i gjendjes është një mënyrë për të llogaritur vetitë kryesore të një materiali, dhe për yjet neutron ky ekuacion i gjendjes njihet si ekuacioni Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV). Problemi i vetëm është se TOV është një ekuacion tepër kompleks, dhe nëse e përdorni për të llogaritur nëse yjet neutron kanë një bërthamë kuark, përgjigja që merrni është… ndoshta.
Për këtë studim të ri, ekipi mori një qasje të ndryshme. Në vend që të kalonin nëpër ekuacionin e llogaritjeve të gjendjes, ata morën të dhëna vëzhgimi mbi masën dhe madhësinë e yjeve neutron dhe aplikuan statistikat Bayesian. Kjo metodë statistikore shikon modelet e vëzhgimit dhe ekstrapolon skenarët e mundshëm në një mënyrë delikate, por të fuqishme. Në këtë rast, nëse yjet neutron kanë një bërthamë kuarku, atëherë ata janë pak më të dendur se yjet neutron pa një bërthamë kuarku. Meqenëse yjet e vegjël neutron ka të ngjarë të mos kenë bërthama kuarke, ndërsa yjet më masive të neutroneve ka të ngjarë të kenë, një ndryshim në lidhjen masë-densitet duhet të shfaqet në analizën Bayesian.
Ekipi zbuloi se yjet masivë neutron, ata me masë më të madhe se dy diell, kanë rreth 80-90% gjasa të kenë bërthama kuarke. Duket se pyetja e vërtetë nuk është nëse ekzistojnë yjet e kuarkut, por ku është kalimi midis yjeve të kuarkut dhe yjeve të rregullt neutron.
Për të qenë të drejtë, kjo analizë u mbështet në një mostër mjaft të vogël të dhënash. Aktualisht nuk e dimë masën dhe rrezen e shumicës së yjeve neutron, por kjo do të ndryshojë me kalimin e kohës. Me më shumë të dhëna, ne duhet të jemi në gjendje të përcaktojmë zhvendosjen e fazës kritike midis lëndës kuarke dhe lëndës së dendur neutron. Por tani për tani, mund të jemi mjaft të sigurt se disa yje neutron janë shumë më të çuditshëm nga sa kishim imagjinuar.