這些奇怪的外星球也許是奇異物質組成的

Charles Q. Choi經由 科學與天文

 

所有不可思議的世界,都沿著密度極大的中子星軌道運行。

 

 

有三個已知的行星繞著脈衝星PSR B1257+12運行,參見圖示。研究者提出在新的研究裡,另外有半打繞著脈衝星轉的行星可能是奇異物質所組成。

 

天文學家已經分辨出,大約有半打的系外行星可能是地球人未知的奇異物質所組成。

 

質子和中子是構成原子核的單元,質子和中子又是由更小的,名叫夸克的基本粒子構成。有6種夸克: 上、下、奇、魅、底、頂。上夸克和下夸克的質量是所有夸克中最低的。質子是由2個上夸克與1個下夸克組成的,而中子是2個下夸克和1個上夸克組成的。科學家已經能經由粒子加速器的強烈碰撞產生奇夸克,但是這些夸克很快就衰敗成較穩定的粒子。不過之前有研究說奇夸克也許能在密度極大且即將消亡的星體發現,也就是中子星。

 

中子星是在巨型恆星發生劇變大爆炸後的殘餘體,也就是所知的超新星爆炸。每個中子星團塊質量相當於太陽的1.3到2.5倍,壓縮成12英哩 (20公里) 約一個城市大小的球體。中子星的命名來自於奇特組成: 強大的重力把這些殘餘的質子和電子結合在一起,形成中子。

 

理論上,在中子星核心極端的壓力下,中子可能分解成夸克”湯”。先前研究說,在足夠的壓力下,半數由中子分離而成的下夸克可能會轉變成奇夸克,產生奇異物質組成的夸克星。

 

原理上,奇異物質比一般物質更重更穩定。再說,奇異物質可能可以把它接觸到的普通物質轉變成奇異物質。先前研究說一個奇異夸克星偶然噴發的奇異物質能迅速的在1毫秒至1秒的時間內,把雙星系統中的一個中子星轉變為奇異夸克星。

 

先前研究說中子星和夸克星有非常類似的平均密度,這讓真正的夸克星更加難以辨識。南京大學天文物理學家耿晉軍提到這點,而他也是新研究中辨識奇異物質的系外行星的共同作者之一。

 

以前的研究提過可能存在奇異物質構成的行星,而科學家可以藉由行星的密度辨別出是普通物質或是奇異物質。普通行星的密度通常不超過每立方英呎1870磅 (每立方公分30克)。另一方面,一個典型的奇異星密度每立方英呎將近2萬5千兆磅 (每立方公分400兆克),耿和他的同僚說。(比較起來,黃金密度大約是每立方英呎1200磅,或者將近每立方公分19.3克。)

 

一個奇異夸克星非常近似中子星,但奇異星和一般行星的差別是非常巨大的,耿對Space.com說。

 

這些奇異行星超乎尋常的密度,讓奇異行星即使離所環繞的奇夸克星只有14.7英哩(23.7公里),幾乎要掠過表面的距離,奇異行星也能倖存下來。另一方面,一個普通的行星若是距離死亡的恆星不到34萬8千英哩(56萬公里),就會被引力撕裂。

 

現在,基於這些奇異特徵,中國的科學家說他們偵測到4個候選星,可能是這種奇異的行星,這4個候選星繞著脈衝星不到34萬8千英哩 (56萬公里)。這些系外行星圍繞著脈衝星旋轉 – 脈衝星是快速旋轉的中子星,從地球觀看,脈衝星就像燈塔的導航燈一樣閃爍。此外,研究人員還發現另外有2個行星,完成一次軌道運行時間要稍長一些,這2個行星也可能是奇異行星。

 

研究人員指出,奇異行星也可能環繞看似白矮星的天體運行 – 白矮星是正常恆星的殘餘物,恆星內核的氫燃料已經燃燒殆盡 – 但其實它是一個奇夸克矮星。研究者找到5個系外行星圍繞著白矮星運行,運行軌道也非常接近恆星殘骸,支持了這5個行星是奇異星的可能性。

 

科學家謹慎地說,這些看似潛在的奇異行星也有可能事實上是白矮星,這些星體是相對緻密的物體,很接近它們的主脈衝星。

 

這些候選行星的質量通常少於木星的10倍,耿說,而白矮星的質量通常是木星的150倍到1200倍。

 

確定這些系外行星是否由奇異物質組成的一個方式是觀察它們的重力波。重力波是空間時間結構中的皺褶,由任何質量的天體運動中產生。重大質量的天體會放射出強大的重力波,例如: 當成對的中子星相互撞擊。

 

一個奇異行星環繞或者與一個奇夸克星合併時,應該會散發出重力波,這種重力波與成對的中子星和普通行星發出的重力波是不同的,因為奇異星的特殊密度性質。研究者說。

 

他們認為雷射干涉引力波天文台 (LIGO, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)正在進行的項目與愛因斯坦望遠鏡,也許能偵測到奇異行星和奇夸克星合併產生的重力波爆發。

 

“我們相信我們已經提出了一個有效辨識奇夸克物質天體的全新方法。” 耿說。

 

科學家已經把他們研究詳細的發佈在8/29的天文物理期刊。

 

原文: https://www.space.com/alien-planets-pulsars-strange-matter.html

 

翻譯:跟著兔子

 

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本文出處網址: https://www.golden-ages.org/2019/10/09/these-strange-alien-planets-may-be-made-of-exotic-matter/

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