Астрофизики впервые получили косвенные доказательства существования кварк-глюонной плазмы внутри нейтронных звёзд — состояние материи, которое последний раз наблюдалось сразу после Большого взрыва. В ходе работы использовались результаты наблюдений рентгеновских телескопов и моделирование экстремальных условий, характерных для экстремальных плотностей нейтронных звёзд.

Кварк-глюонная плазма представляет собой смесь свободных кварков и глюонов, которые обычно связаны в протонах и нейтронах. В лабораторных условиях такое состояние удалось получать только в ускорителях, например, на Большом адронном коллайдере, и оно существует доли секунды. В нейтронных звёздах давление и температура настолько высоки, что частицы могут переходить в этот экзотический фазовый режим.

Анализ спектров и массы нейтронных звёзд показал, что некоторые из них имеют характеристики, которые невозможно объяснить только стандартной моделью. Моделирование указывает на возможность образования центрального ядра из кварк-глюонной плазмы, окружённого обычной нейтронной оболочкой. Это подтверждается наблюдениями за изменением радиуса и массы звёзд, а также особенностями их излучения.

Иллюстрация: ESA

Учёные отмечают, что наличие кварк-глюонной плазмы внутри нейтронных звёзд может объяснить аномалии в поведении этих объектов, включая необычный характер всплесков рентгеновского излучения и нестандартные параметры вращения. Это также даёт новые данные для проверки теорий сильного взаимодействия и эволюции материи во Вселенной.

Сравнение с моделями ранней Вселенной показало, что условия внутри нейтронных звёзд близки к тем, что существовали в первые микросекунды после Большого взрыва. Это позволяет использовать нейтронные звёзды как «естественные лаборатории» для изучения фундаментальных физических процессов.

Важным итогом работы стало подтверждение того, что современные методы наблюдений и моделирования способны выявлять признаки экзотических состояний материи в астрофизических объектах. Это расширяет перспективы для исследований фундаментальных сил природы.