Астрономы нашли несколько экзопланет на орбитах вокруг пульсаров и белых карликов, которые могут оказаться объектами из кварковой материи. Эта гипотетическая форма вещества может быть стабильной и очень прочной, что позволяет таким телам выдерживать высокие приливные нагрузки и не разрушаться, несмотря на близкие к звездным остаткам траектории, пишут ученые в препринте на arXiv.
Наиболее плотной известной формой материи являются внутренности нейтронных звезд. В таком состоянии материя упакована, по различным оценкам, в несколько раз плотнее, чем в атомных ядрах: ее плотность превышает 3 × 1017 килограммов на кубический метр.
Однако в точности свойства вещества в недрах нейтронных звезд неизвестны. Обычно считается, что там находится смесь частиц с преобладающей долей нейтронов, однако существуют и другие идеи. В частности, теоретики выдвигали модели, в которых в центрах таких тел вещество преимущественно представлено пионами или другими частицами.
Согласно одной из таких гипотез наиболее стабильным состоянием вещества при экстремально высоких давлениях и относительно небольших энергиях является кварковая материя. В таком случае в ядрах нейтронных звезд адроны (протоны и нейтроны) могут разрушаться, а вместо них вещество будет представлено гиперонами, барионами, бозонами или даже свободными кварками. Так как нейтронные звезды представляют собой самые экстремальные объекты из обычной материи, то именно в связанных с ними явлениях предлагается искать основное состояние сверхплотной материи.
В работе китайских астрофизиков под руководством Хана Гуна (Hang Gong) из Китайской академии наук описана идея по поиску такой формы вещества и представлен список из 11 подходящих под сформулированный критерий объектов. Идея ученых заключается не в анализе свойств звезд, а в поиске экстремальных планет на орбитах вокруг них: теоретически, они тоже могут состоять из кварковой материи.
Исследователи пишут, что плотность каменных планет едва ли может превышать 30 тысяч килограммов на кубический метр, поэтому они не могут обращаться на очень близком расстоянии к компактным звездам — их разрушат приливные силы. Если же такие планеты существуют, то они могут состоять из отличного от других подобных объектов вещества. Согласно расчетам авторов, каменные планеты не смогут существовать на орбитах с радиусом меньше 560 тысяч километров или, эквивалентно, при орбитальном периоде менее 6,1 тысячи секунд.
Оказалось, что орбиты четырех планет у пульсаров (XTE J1807-294 b, XTE J1751-305 b, PSR 0636 b, PSR J1807-2459A b) заведомо меньше, то есть удовлетворяют данному критерию, а еще две (PSR J1719+14 b и PSR J2051-0827 b) лишь слегка не дотягивают до него. Также у пяти планет у белых карликов (GP Com b, V396 Hya b, J1433 b, WD 0137-349 b и SDSS J1411+2009 b) оказались подходящие или близкие параметры.
Ученые приводят обзор возможных способов разобраться в вопросе строения этих объектов и называют наиболее перспективным поиск гравитационных волн. Приведенный анализ показывает, что гравитационный сигнал от трех систем можно выделить из данных антенн LIGO при помощи обработки данных за год наблюдений. Если же эти планеты упадут на звезды, то их сигнал будет отчетливо различим, а по его форме также можно будет многое сказать о внутреннем строении.
Ранее сообщалось, что ученые нашли самую массивную нейтронную звезду, зафиксировали охлаждение нейтронной звезды с помощью нейтрино и доказали причастность слияний нейтронных звезд к коротким гамма-всплескам.