निर्माणाचा अवशेष संक्षिप्त तारांच्या हृदयात
न्यूट्रॉन तारे ज्ञात विश्वातील सर्वाधिक अत्यंत वस्तू आहेत. मोठ्या तारकीय मूलांच्या हिंसक संपातामुळे निर्माण झालेले आणि सुपरनोव्हा विस्फोटांत, ते सूर्यापेक्षा अधिक वस्तुमान एक शहरासारख्या क्षेत्रामध्ये संकुचित करतात, अशा अत्यंत घनतेचे निर्माण करतात की त्यांच्या आतील पदार्थाचे वास्तविक स्वरूप अनिश्चित आहे. आता, सैद्धांतिक आणि निरीक्षणात्मक पुराव्यांचा वाढता भाग असा सूचित करतो की न्यूट्रॉन तारांच्या मूलामध्ये पदार्थाची एक अवस्था असू शकते जी विश्व मिलिसेकंद जुन्या असताना मुक्त स्वरूपात न दिसली: quark-gluon plasma, बिग बँगचा आदिम पदार्थ.
Quark-gluon plasma ही पदार्थाची अवस्था आहे जी विश्व दशलक्षवा सेकंदापेक्षा कमी असताना आणि तापमान खरोखर अरबो डिग्री ओलांडताना विद्यमान होते. त्या परिस्थितीत, quarks — प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनचे मूलभूत घटक — मिश्र कणांच्या आतमध्ये मर्यादित नसून gluons सह गरम, घन सूपमध्ये मुक्तपणे अस्तित्वात असतात, कण जे शक्तिशाली अणु शक्तीचे मध्यस्थ करतात. विश्व थंड झाल्यामुळे, quarks प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इतर हॅड्रॉन्समध्ये कायमस्वरूपी मर्यादित झाले, आणि quark-gluon plasma नैसर्गिक परिस्थितीत मुक्त अवस्था म्हणून अस्तित्व संपुष्टात आले.
शक्यतः, न्यूट्रॉन तारांच्या आतमध्ये वगळता. गणना सूचित करते की न्यूट्रॉन तारांचे मुळे इतके उच्च घनता प्राप्त करू शकतात की व्यक्तिगत न्यूक्लिओन्समधील सीमा विरघळतील, quarks मुक्तपणे विचरण करतात अशी परिस्थिती पुन्हा निर्माण करतात — बिग बँगच्या तप्त प्लाझ्मापेक्षा भिन्न परंतु समान मूलभूत भौतिकशास्त्रद्वारे शासित quark पदार्थाचा थंड, घन रूप. याची पुष्टी केल्यास आधुनिक काळातील खगोल भौतिकशास्त्र आणि अणु भौतिकशास्त्रातील सर्वाधिक महत्त्वाच्या शोधांपैकी एक असेल.
आतापर्यंतचे पुरावे
न्यूट्रॉन तारांच्या आतमध्ये quark पदार्थाचे पुरावे अनेक अप्रत्यक्ष दिशांतून येतात, एकटेच निर्णायक नसून. सर्वाधिक शक्तिशाली बंधने LIGO आणि Virgo द्वारे न्यूट्रॉन तारा विलीनीकरणांच्या गुरुत्वाकर्षण लहरी निरीक्षणांतून येतात. जेव्हा दोन न्यूट्रॉन तारे एकमेकांच्या गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रात एकत्र होतात आणि विलीन होतात, तेव्हा ते उत्सर्जित करणारी गुरुत्वाकर्षण लहरी तारांच्या अंतर्गत संरचनेविषयी माहिती वहन करतात — विशेषत: एकमेकांच्या गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रात कितपत विकृत होऊ शकतात हा गुणधर्म, ज्याला tidal deformability म्हणतात. GW170817 घटनेतून मोजलेल्या tidal deformabilities न्यूट्रॉन तारा समीकरणाच्या स्थितीला अशा प्रकारे मर्यादित केले की काही सैद्धांतिक मॉडेल्स सुझावीत करतात की हे तारकीय मूलामध्ये quark पदार्थाच्या उपस्थितीने सर्वात स्वाभाविकपणे समजावले जाते.
न्यूट्रॉन तारा वस्तुमान आणि त्रिज्याचे X-किरण निरीक्षण पूरक बंधने प्रदान करतात. International Space Station वरील NICER उपकरण पुरेशा परिशुद्धतेसह अनेक न्यूट्रॉन तारांचा आकार मोजले आहे ताकी त्यांच्या अंतर्गत संरचना मर्यादित होऊ शकेल. एकत्रित वस्तुमान आणि त्रिज्या मोजमाप काही सैद्धांतिक समीकरणांची स्थिती नकारू शकते आणि इतरांच्या अनुकूलता दर्शवू शकते, संभाव्य अंतर्गत रचनांचा श्रेणी कमी करून. सद्य NICER डेटा quark पदार्थ निश्चितपणे ओळखत नाही, परंतु हे सर्वाधिक घनता ज्ञात न्यूट्रॉन तारांच्या उपस्थितीशी संगत आहे.
चुनौती अशी आहे की न्यूट्रॉन तारांचे अंतर्भाग थेट निरीक्षणासाठी अप्राप्य आहे, आणि न्यूट्रॉन तारा घनतेवर पदार्थाचे वर्तन सैद्धांतिक गणना अत्यंत कठीण आहेत. Quantum chromodynamics — quark आणि gluon परस्परक्रियांचे संचालन करणारी सिद्धांत — परमाणु केंद्र आणि प्रारंभिक विश्वाचे quark-gluon plasma च्या अत्यंत घनतेतील घनतेवर गणनात्मक जाळी QCD पद्धती वापरून सोडवले जाऊ शकते, परंतु न्यूट्रॉन तारा मूलांशी संबंधित मध्यवर्ती घनता सद्य सैद्धांतिक पद्धती विश्वासार्ह नसलेल्या शासनामध्ये राहतात. अनिश्चितता भौतिकशास्त्राची अपयश नसून गणनाचा खरा सीमांत आहे.
