Астрономы назвали планеты, которые могут состоять из «странной материи»

Гипотетическая кварковая материя может образовывать не только звезды, но и планеты: ученые выбрали несколько подходящих кандидатов.

Ядра атомов обычной материи состоят из протонов и нейтронов, а те, в свою очередь, сложены кварками. Различают шесть видов («ароматов») кварков: например, протоны образованы двумя верхними (u-) и одним нижним (d-) кварками, а нейтроны — одним u- и двумя d-кварками. «Странные» (s-) кварки обнаружены с помощью ускорителей, их содержат более экзотические частицы.

В обычных условиях s-кварки долго не существуют, быстро превращаясь в стабильные продукты распада. Однако теория предсказывает, что они могут стабилизироваться огромной гравитацией в ядрах массивных нейтронных звезд. Даже нейтроны распадаются здесь на верхние и нижние кварки. При дальнейшем увеличении давления и d-кварки могут переходить в s-, образуя «странную», кварковую материю.

Некоторые расчеты показывают, что она может быть не только намного плотнее, но и стабильнее обычной материи. Более того, при их взаимодействии обычное вещество переходит в кварковое. Поэтому предполагается, что могут существовать целые кварковые звезды, хотя пока что ученым не удается достоверно подтвердить такую «странную» природу ни для одного из подходящих объектов.

Однако Цзинь-Цзюнь Гэн (Jin-Jun Geng) и его коллеги из Нанкинского университета предлагают новый, возможно, более простой объект для поисков: «странные планеты», состоящие из гипотетической кварковой материи. Их статья принята к публикации в The Astrophysical Journal и пока представлена в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.org.

В самом деле, если плотность нейтронных и кварковых звезд различается не слишком сильно, то «странные» планеты должны сильно выделяться на фоне обычных. В среднем известные нам планеты имеют плотность около 30 г/см3; состоящие из кваркового вещества должны быть в триллионы раз плотнее.

Столь невероятная плотность позволяет им сохраняться даже при нахождении на экстремально близком расстоянии от такой же «странной» звезды и вращаться в паре десятков километров от ее поверхности, не разрываясь мощью приливных сил.

Такие рассуждения позволили китайским астрономам провести поиск подходящих кандидатов, способных оказаться экзотическими планетами из кваркового вещества. В общей сложности они называют четыре таких объекта. Два из них вращаются на тесных орбитах вокруг нейтронных звезд-пульсаров — на таком расстоянии, которое уже заставляет задуматься, отчего они не разрушены. Еще два кандидата лишь немногим дальше этого предела.

Авторы замечают, что самым замечательным подтверждением «странной» природы этих экзопланет могут стать гравитационные волны. Астрономы уже регистрируют эти колебания пространства-времени, возникающие из-за слияния пар нейтронных звезд; возможно, когда-нибудь будет уловлен и такой сигнал, вызванный падением «странной» планеты на «странную» звезду.