目前假设的宇宙物体，夸克星非常密集。 （图片来源：dani3315 via Getty Images）

宇宙可能包含极其密集和奇异的假设宇宙物体，称为奇异夸克星。当天体物理学家继续争论夸克星的存在时，一组物理学家发现，2019 年观测到的中子星合并的残余物的质量正好适合成为这些奇怪的夸克星之一。

当恒星死亡时，它们的核心会压缩到令人难以置信的程度，以至于它们变成了全新的物体。例如，当太阳最终闪烁时，它会留下一颗白矮星，这是一个由高度压缩的碳和氧原子组成的行星大小的球。当更大的恒星在称为超新星的灾难性爆炸中爆炸时，它们会留下中子星。这些令人难以置信的密集物体只有几英里宽，但重量却是太阳质量的几倍。正如它们的名字所暗示的，它们几乎完全由纯中子组成，使它们基本上是几公里宽的原子核。

中子星是如此奇特，以至于物理学家还没有完全理解它们。虽然我们可以观察中子星如何与周围环境相互作用，并对表面附近的所有中子物质发生了什么做出一些很好的猜测，但它们核心的构成仍然难以捉摸。

问题是中子不是完全的基本粒子。 尽管它们与质子捆绑形成原子核，但中子本身是由更小的称为夸克的粒子组成的。

夸克有六种或“味”：上、下、上、下、奇和魅。 一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成。 如果你把太多的原子挤在一起，它们就会变成一个巨大的中子球。 所以，如果你把太多的中子挤在一起，它们会回复成一个巨大的夸克球吗？

奇怪的事情

答案从“也许”到“很复杂”不等。问题是夸克真的不喜欢独处。将夸克束缚在原子核中的强核力实际上随着距离的增加而增长。如果你试图将两个夸克拉在一起，拉回它们的力就会增加。最终，它们之间的吸引力变得如此之大，以至于真空中出现了新的粒子，包括非常乐意与分离的夸克结合的新夸克。

如果你用构成中子的上夸克或下夸克来制造一个宏观物体，这个物体会非常迅速和猛烈地爆炸。

但是可能有一条使用奇异夸克的路径。奇怪的夸克本身就很重，当它们被单独放置时，它们会迅速衰变为更轻的上下夸克。然而，当大量夸克聚集在一起时，物理学可能会发生变化。物理学家发现，奇异夸克可以与上下夸克结合形成三胞胎，即所谓的“奇异夸克”，这种三胞胎可能是稳定的——但只能在极端压力下。就像中子星上方的压力一样。

在这里，我们看到了一位艺术家对两颗中子星在合并前不久的样子的描绘。 （图片来源：NASA/戈达德太空飞行中心）

宇宙碰撞

如果你将一颗中子星压缩得太多，所有的中子都会失去支撑恒星的能力，整个东西就会内爆形成一个黑洞。但在这之间可能有一个步骤，压力高到足以溶解中子并形成奇怪的夸克星，但强度不足以让重力完全控制。

天文学家并不期望在宇宙中发现很多奇怪的恒星；这些物体必须比中子星重，但比黑洞轻，而且那里没有太多的回旋余地。而且由于我们不完全了解奇异子的物理学，我们甚至不知道奇异星可能存在的精确质量。

但最近，一个天文学家团队研究了 GW190425，这是一个由 2019 年观测到的两颗中子星合并引发的引力波事件。除了大量的引力波，合并的中子星会产生千新星，这是一次比普通中子星更强大的爆炸新星，但比超新星弱。尽管天文学家无法从该事件中捕捉到电磁信号，但他们确实在 2017 年看到了类似的信号，它同时产生了引力波和辐射。

当两颗中子星合并时，根据它们的质量、自旋和碰撞角度，有几种选择。根据理论计算，中子星可以相互抹杀，形成黑洞，或者形成质量稍大的中子星。

根据最近发布到预印本数据库 arXiv 的新研究，这些宇宙碰撞可能会形成一颗奇怪的夸克星。

该团队计算出，2019 年合并留下的天体质量介于 3.11 到 3.54 个太阳质量之间（在新标签中打开）。 根据我们对中子星结构的最佳理解，这有点太重了，它应该坍缩成一个黑洞。 但它也属于这些奇怪恒星结构模型所允许的质量范围。

现在判断 GW190425 是否是我们对稀有奇异夸克星的首次观测还为时过早，但未来的观测（以及更多的理论工作）可能会帮助天文学家确定其中一种奇异的生物。