Objekt misterioz mund të jetë një ‘yll i çuditshëm’ i krijuar nga kuarkë

Një objekt relativisht i vogël dhe i dendur i mbuluar brenda një reje të mbetur vetëm disa mijëra vite dritë larg, po sfidon të kuptuarit tonë të fizikës yjore.

Nga të gjitha llogaritë duket të jetë një yll neutron, megjithëse është një yll i pazakontë. Me vetëm 77 për qind të masës së Diellit, është masa më e ulët e matur ndonjëherë për një objekt të llojit të tij.

Më parë, ylli neutron më i lehtë i matur ndonjëherë ishte 1.17 herë më i madh se masa e Diellit.

Ky zbulim më i fundit nuk është thjesht më i vogël, por është dukshëm më i ulët se masa minimale e yllit neutron e parashikuar nga teoria. Kjo sugjeron se ose ka një boshllëk në të kuptuarit tonë për këto objekte ultra të dendur… ose ajo që po shohim nuk është aspak një yll neutron, por një objekt i veçantë, i paparë kurrë më parë i njohur si një yll ‘i çuditshëm’.

Yjet neutron janë ndër objektet më të dendura në të gjithë Universin. Janë ato që mbeten pasi një yll masiv, rreth 8 dhe 30 herë më i madh se masa e Diellit, ka arritur në fund të jetës së tij. Kur yllit i mbaron materiali për t’u shkrirë në thelbin e tij, ai shndërrohet në supernova, duke nxjerrë shtresat e tij të jashtme të materialit në hapësirë.

I pambështetur më nga presioni i jashtëm i shkrirjes, bërthama shembet në vetvete për të formuar një objekt kaq të dendur, bërthamat atomike që shtrëngohen së bashku dhe elektronet detyrohen të bëhen intime me protonet për aq kohë sa ato të shndërrohen në neutrone.

Shumica e këtyre objekteve kompakte janë rreth 1.4 herë më shumë se masa e Diellit, megjithëse teoria thotë se ato mund të variojnë nga diçka aq masive sa rreth 2.3 masa diellore, deri në vetëm 1.1 masa diellore. E gjithë kjo e mbushur brenda një sfere të paketuar në një sferë vetëm 20 kilometra (12 milje) ose më shumë, duke bërë që çdo lugë çaji me material ylli neutron të peshojë diku midis 10 milion dhe disa miliardë tonë.

Yjet me masë më të madhe dhe më të ulët se yjet neutron mund të shndërrohen gjithashtu në objekte të dendura. Yjet më të rëndë kthehen në vrima të zeza. Yjet më të lehta kthehen në xhuxha të bardhë – më pak të dendur se yjet neutron, me një kufi të sipërm të masës prej 1.4 masash diellore, megjithëse ende mjaft kompakte. Ky është fati përfundimtar i Diellit tonë.

Ylli neutron që është objekt i këtij studimi është në qendër të një mbetjeje supernova të quajtur HESS J1731-347, e cila më parë ishte llogaritur se qëndronte më shumë se 10,000 vite dritë larg. Një nga vështirësitë në studimin e yjeve neutron, megjithatë, qëndron në matjet e distancës së kufizuar të dobët. Pa një distancë të saktë, është e vështirë të merren matje të sakta të karakteristikave të tjera të një ylli.

Kohët e fundit, një yll i dytë, optikisht i ndritshëm u zbulua në HESS J1731-347. Nga kjo, duke përdorur të dhënat nga sondazhi i hartës Gaia, një ekip astronomësh të udhëhequr nga Victor Doroshenko i Universitetit Eberhard Karls të Tübingen në Gjermani ishin në gjendje të rillogaritnin distancën nga HESS J1731-347 dhe zbuluan se është shumë më afër se sa mendohej, rreth 8150. vite dritë larg.

Kjo do të thotë se vlerësimet e mëparshme të karakteristikave të tjera të yllit neutron duhej të rafinoheshin, duke përfshirë masën e tij. Kombinuar me vëzhgimet e dritës së rrezeve X të emetuar nga ylli neutron (në kundërshtim me rrezatimin X nga një xhuxh i bardhë), Doroshenko dhe kolegët e tij ishin në gjendje të përsosin rrezen e tij në 10.4 kilometra dhe masën e tij në një diell absolutisht të ulët 0.77. masat.

Kjo do të thotë se mund të mos jetë në të vërtetë një yll neutron siç e njohim ne, por një objekt hipotetik që nuk është identifikuar ende pozitivisht në natyrë.

“Përllogaritja jonë e masës e bën objektin qendror kompakt në HESS J1731-347 yllin neutron më të lehtë të njohur deri më sot, dhe potencialisht një objekt më ekzotik – domethënë një kandidat për ‘yll të çuditshëm’,” shkruajnë studiuesit në punimin e tyre.

Sipas teorisë, një yll i çuditshëm duket shumë si një yll neutron, por përmban një pjesë më të madhe të grimcave themelore të quajtura kuarke të çuditshme. Kuarkët janë grimca themelore nënatomike që kombinohen për të formuar grimca të përbëra si protonet dhe neutronet. Kuarkët vijnë në gjashtë lloje ose shije të ndryshme, të quajtura lart, poshtë, sharm, të çuditshëm, lart dhe poshtë. Protonet dhe neutronet përbëhen nga kuarke lart e poshtë.

Teoria sugjeron që, në mjedisin jashtëzakonisht të ngjeshur brenda një ylli neutron, grimcat nënatomike shpërbëhen në kuarkët e tyre përbërës. Sipas këtij modeli, yjet e çuditshëm përbëhen nga materia e përbërë nga përmasa të barabarta të kuarkeve lart, poshtë dhe të çuditshëm.

Yjet e çuditshëm duhet të formohen nën masa mjaft të mëdha për të vënë në të vërtetë shtrydhjen, por meqenëse rregullorja për yjet neutronike del nga dritarja kur përfshihen mjaft kuarkë, në thelb nuk ka as kufi më të ulët. Do të thotë se ne nuk mund të përjashtojmë mundësinë që ky yll neutron është në fakt një yll i çuditshëm.

Kjo do të ishte jashtëzakonisht e lezetshme; fizikantët kanë qenë në kërkim të lëndës kuarke dhe lëndës së çuditshme të kuarkut për dekada. Megjithatë, ndërsa një yll i çuditshëm është sigurisht i mundur, gjasat më të mëdha janë që ajo që po shikojmë është një yll neutron – dhe kjo, gjithashtu, është jashtëzakonisht e lezetshme.

“Kufizimet e marra në masë dhe rreze janë ende plotësisht në përputhje me një interpretim standard të yllit neutron dhe mund të përdoren për të përmirësuar kufizimet astrofizike në ekuacionin e gjendjes së lëndës së dendur të ftohtë nën këtë supozim,” shkruajnë studiuesit.

“Një yll kaq i lehtë neutron, pavarësisht nga përbërja e brendshme e supozuar, duket të jetë një objekt shumë intrigues nga një këndvështrim astrofizik.”

Është sfiduese të konstatosh se si mund të ishte formuar një yll kaq i lehtë neutron sipas modeleve tona aktuale. Pra, nga çfarëdo që është bërë, objekti i dendur në zemër të HESS J1731-347 do të ketë diçka për të na mësuar rreth jetës së përtejme misterioze të yjeve masive.