ストレンジ星は、ストレンジクォーク星とも呼ばれ、[1] : 352 は、ストレンジクォーク物質でできたクォーク星という仮説上のコンパクト天体である。[2] [3] [4]
ストレンジ星は、ボドマー・ウィッテンの零度付近の温度と圧力での安定性の仮定とは関係なく存在する可能性がある。ストレンジクォーク物質は、通常のクォーク物質と同様に、中性子星の中心核で形成され、安定したままである可能性があるからである。 [5]このようなストレンジ星は、当然、中性子物質の地殻層を持つ。地殻層の深さは、星全体の物理的条件と状況、およびストレンジクォーク物質全般の特性に依存する。[6]部分的にクォーク物質(ストレンジクォーク物質を含む)で構成されている星は、ハイブリッド星とも呼ばれる。[7] [8] [9] [10]
ストレンジスターの地殻層の崩壊は高速電波バーストの原因として提案されているものの一つである。[7] [8] [9] [10]
理論的説明
中性子星は、星の崩壊が非常に強い力で起こり、重力によって陽子や電子などの素粒子が中性電荷の中性子粒子に融合し、ニュートリノのシャワーが放出されるときに形成されます。結果として生じた中性核が形を維持し、ブラックホールに崩壊しない場合は、完全に中性の無電荷粒子で構成された非常に高密度の天体になります。
陽子と中性子は3つのクォークで構成されています。陽子は2つのアップクォークと1つのダウンクォークで構成され、中性子は2つのダウンクォークと1つのアップクォークで構成されています。中性子星内では、条件が非常に厳しいため、脱閉じ込めと呼ばれるプロセスが発生すると仮定されています。脱閉じ込めとは、素粒子が溶解し、構成するクォークが自由粒子として残ることです。その後、温度と圧力によってこれらのクォークが一緒に圧縮され、クォーク物質と呼ばれる仮想的な物質相を形成します。これが発生すると、中性子星は「クォーク星」になります。圧力が十分に高ければ、クォークはさらに影響を受けてストレンジクォークに変化し、他の「非ストレンジ」クォークと相互作用してストレンジ物質を形成します。これが発生すると、クォーク星はストレンジ星になります。
特徴
ストレンジクォーク物質に関する初期の研究では均質な液体であると示唆されていたが、他のモデルでは、負に帯電した電子ガスに埋め込まれた正に帯電した「ストレンジクォークナゲット」を持つ不均質な代替案が提案されている[11] 。 [1]この構造により、星の外部電場と密度の変化が以前の理論的予測よりも減少し、その結果、そのような星は通常の中性子星とほとんど区別がつかなくなる。
他の理論的研究では次のように主張されています。
クォーク物質と真空の間の鋭い界面は、中性子星の表面とは非常に異なる特性を持つだろう。[12]
表面張力や電気力など、元の研究では無視されていた重要なパラメータを考慮すると、表面張力が低い臨界値を下回っている限り、大きなストレンジレットは確かに断片化に対して不安定であり、ストレンジ星は中性子星に類似した複雑なストレンジレット殻を自然に備えていることが結果から示されている。[12]
地殻崩壊
奇妙な星の地殻が崩壊するには、何らかの形で周囲から物質が集積される必要がある。
たとえ少量の物質が放出されたとしても、恒星の地殻に連鎖反応を引き起こします。[13]この結果、崩壊段階の初期段階で、磁気エネルギーと電子・陽電子対が大量に放出されると考えられています。このような短時間での高エネルギー粒子と磁気エネルギーの放出により、ストレンジ星の物質の初期の放出によって生成された磁気エネルギーが増加し、新たに放出された電子/陽電子対がストレンジ星の極に向けられます。これらの電子/陽電子対が星の極に向けられると、相対論的な速度で放出され、これが高速電波バーストの原因の1つであると考えられています。
原始の奇妙な星々
理論的研究により、クォーク星は中性子星や強力な超新星から生成されるだけでなく、ビッグバン後の初期の宇宙の相分離でも生成される可能性があることが明らかになりました。[14]
これらの原始クォーク星が、初期宇宙の外部温度と圧力条件によって不安定になる前にストレンジクォーク物質に変化できれば、ボドマー・ウィッテンの仮定が成り立つなら、安定する可能性がある。このような原始ストレンジ星は今日まで生き残っている可能性がある。[14]
可観測性
ストレンジ矮星は、ストレンジコアを持つ中性子星とは異なり、白色矮星とは異なると仮定されている。白色矮星のデータベースが分析されている。星の質量と表面重力の知識があれば、その半径を計算することができる。40,000個の白色矮星を白色矮星の質量と半径の関係と比較した研究チームは、それらのほとんどがその関係に従っていることを発見した。8つの例外はサイズがはるかに小さく、ストレンジ矮星の予測と一致した。[15]
参照
参考文献
- ^ ab Page, Dany; Reddy, Sanjay (2006-11-01). 「コンパクト星の高密度物質:理論的展開と観測的制約」. Annual Review of Nuclear and Particle Science . 56 (1): 327–374. arXiv : astro-ph/0608360 . doi :10.1146/annurev.nucl.56.080805.140600. ISSN 0163-8998.
- ^ Alcock, Charles; Farhi, Edward; Olinto, Angela (1986). 「Strange stars」. Astrophys. J. 310 : 261–272. Bibcode :1986ApJ...310..261A. doi :10.1086/164679. 2019年4月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年11月16日閲覧。
- ^ P., Haensel; R., Schaeffer; JL, Zdunik (1986). 「Strange quark stars」.天文学と天体物理学. 160. 2022年3月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年11月16日閲覧。
- ^ Weber, Fridolin; et al. (1994).ストレンジマタースター. Proceedings: ストレンジネスとクォークマター. World Scientific. Bibcode :1994sqm..symp....1W.
- ^ スチュアート・L・シャピロ、ソール・A・テウコルスキー(2008年11月20日)。ブラックホール、白色矮星、中性子星:コンパクト天体の物理学。ジョン・ワイリー・アンド・サンズ。2ページ以降。ISBN 978-3-527-61767-8. 2020年8月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年4月16日閲覧。
- ^ 児玉武志、チョン・カイ・チョン、ドゥアルテ・セルジオ・ホセ・バルボサ(1990年3月1日)。核物理学の相対論的側面 - リオデジャネイロ国際ワークショップ。#N/A。pp. 241– 。ISBN 978-981-4611-69-5. 2020年8月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年4月16日閲覧。
- ^ ab Alford, Mark G.; Han, Sophia; Prakash, Madappa (2013). 「安定な混成星の一般的な条件」. Physical Review D . 88 (8): 083013. arXiv : 1302.4732 . Bibcode :2013PhRvD..88h3013A. doi :10.1103/PhysRevD.88.083013. S2CID 118570745.
- ^ ab Goyal, Ashok (2004). 「ハイブリッド星」. Pramana . 62 (3): 753–756. arXiv : hep-ph/0303180 . Bibcode :2004Prama..62..753G. doi :10.1007/BF02705363. S2CID 16582500.
- ^ ab Benić, Sanjin; Blaschke, David; Alvarez-Castillo, David E; Fischer, Tobias; Typel, Stefan (2015). 「天体物理学のための新しいクォーク-ハドロンハイブリッド状態方程式」.天文学と天体物理学. 577 : A40. arXiv : 1411.2856 . Bibcode :2015A&A...577A..40B. doi :10.1051/0004-6361/201425318. S2CID 55228960.
- ^ ab Alvarez-Castillo, D; Benic, S; Blaschke, D; Han, Sophia; Typel, S (2016). 「2 M ⊙における中性子星の質量限界はCEP の存在を支持する」. The European Physical Journal A . 52 (8): 232. arXiv : 1608.02425 . Bibcode :2016EPJA...52..232A. doi :10.1140/epja/i2016-16232-9. S2CID 119207674.
- ^ Jaikumar, P.; Reddy, S.; Steiner, AW (2006). 「奇妙な星の表面: 塊のある地殻」. Physical Review Letters . 96 (4): 041101. arXiv : nucl-th/0507055 . Bibcode :2006PhRvL..96d1101J. doi :10.1103/PhysRevLett.96.041101. PMID 16486800. S2CID 7884769.
- ^ ab Alford, Mark G.; Rajagopal, Krishna; Reddy, Sanjay; Steiner, Andrew W. (2006). 「ストレンジ星クラストとストレンジレットの安定性」. Physical Review D . 73 (11): 114016. arXiv : hep-ph/0604134 . Bibcode :2006PhRvD..73k4016A. doi :10.1103/PhysRevD.73.114016. S2CID 35951483.
- ^ シャメル、ニコラス、ヘンゼル、パウェル (2008)。「中性子星クラストの物理学」。Living Reviews in Relativity。11 ( 1 ): 10。arXiv : 0812.3955。Bibcode : 2008LRR .... 11...10C。doi : 10.12942 /lrr - 2008-10。ISSN 1433-8351。PMC 5255077。PMID 28163609。
- ^ ab Witten, Edward (1984). 「宇宙の相分離」. Physical Review D. 30 ( 2): 272–285. Bibcode :1984PhRvD..30..272W. doi :10.1103/PhysRevD.30.272.
- ^ Kurban, Abdusattar; Huang, Yong-Feng; Geng, Jin-Jun; Zong, Hong-Shi (2022年5月27日). 「白色矮星におけるストレンジクォーク物質オブジェクトの探索」. Physics Letters B. 832 : 137204. arXiv : 2012.05748 . Bibcode :2022PhLB..83237204K. doi :10.1016/j.physletb.2022.137204. S2CID 228083632.
