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夸克星是什么?

 善信慧兵 2018-03-30

为了解什么是夸克星,先来简单了解一下物质的组成。物质的微观结构是由原子组成,而原子还不是最基本的单元,它的结构是一个原子核以及若干个在原子核外运动的电子所组成。基于现有的理论,电子被认为是基本粒子,这意味着电子不是由比电子更小的单元组成,它自身就是最小单元。但原子核不同,除了氕之外,它都是由若干个质子和中子组成。而质子和中子并非基本粒子,它们的组成单元是夸克,这种粒子才是基本粒子。夸克可分为六味,分别是上、下、奇、粲、底和顶夸克,质子和中子都只包含上、下夸克。下面,再来说一下恒星的演化。

恒星最终的演化方向,取决于自身的质量。如果恒星停止核聚变之后,核心的质量大于太阳1.44倍,那么,由于巨大的重力,将会把原子核外的电子挤入核内,并与其中带相反电荷的质子中和,结果整个原子只剩下中子。如果核心的质量没有超过太阳3倍,理论上,中子的简并压力可以阻止引力坍缩,这样形成的密度极高的天体即为中子星。

Credit: Chandra

但理论上,当恒星核心的质量足够大(范围还是介于1.4-3倍太阳质量)之时,中子将会被压碎掉,被中子禁闭的上、下夸克演变成自由的上、下夸克。而在强大的引力坍缩作用下,部分上、下夸克则会被挤压成奇夸克,结果形成由上、下、异三种夸克并存的致密天体,这就是夸克星。此外,还有一种可能是中子星吸收了伴星的物质,使其质量达到某个临界值,从而演变为夸克星。

然而,不像中子星那样早已被发现,目前还有确切的证据能够表明宇宙中存在夸克星。如果夸克星存在,它的密度将要比中子星还要更高。据估计,一颗质量为太阳两倍的夸克星,其直径大约只有10千米。

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