2022 年 10 月一篇發(fā)表在《自然天文學(xué)》的文章表示：天文學(xué)家在個(gè)超新星遺跡中發(fā)現(xiàn)了一非常奇怪的中子星。它的量異常的小，已經(jīng)超過了知的中子星下限。對此要是現(xiàn)有的中子星模型需要善，要么它可能根本就不個(gè)中子星，而是一顆奇異，比如夸克星。大質(zhì)量恒在死亡時(shí)往往會經(jīng)歷超新爆發(fā)，爆發(fā)拋射出的物質(zhì)向外膨脹的過程中會與星介質(zhì)相互作用，從而形成云狀的特殊天體，這被稱超新星遺跡（SNR）。最有名的超新星遺跡應(yīng)該要距離我們 6500 光年的蟹狀星云了，它中間那脈沖星就是九百多年前爆后殘留下來的中子星。蟹星云及中心的脈沖星中子作為大質(zhì)量恒星的殘骸，的質(zhì)量通常不低于 1.44 倍太陽質(zhì)量，也就是錢德拉塞卡極燭陰。如果低于個(gè)質(zhì)量，那么致密星一般是一顆沒有經(jīng)歷過超新星發(fā)的白矮星，就像我們太將來的結(jié)局。由電子簡并支撐的白矮星對于中子星研究其中一個(gè)難點(diǎn)在于對離的測量。比如今天說的個(gè)超新星遺跡（HESS J1731-347），之前人們計(jì)算它應(yīng)該位于一多光年外。但是最近人們現(xiàn)了這里隱藏了另外一顆星，于是研究人員利用歐局的蓋亞望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)，重計(jì)算了這片遺跡的距離。果發(fā)現(xiàn)它比我們想象的要得多，大約只有八千多光。超新星遺跡 HESS J1731-347這個(gè)結(jié)果直接影響到之前對中子的特征估算。于是研究人結(jié)合牛頓 X 射線望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)，重新計(jì)算了該中子的特征。結(jié)果是，這顆中星的質(zhì)量僅僅只有 0.77 倍太陽質(zhì)量，半徑大約 10.4 公里。這個(gè)結(jié)果表示了它與已知的所有子星都不一樣，這意味著么我們現(xiàn)有的中子星模型在問題，要么它是一顆未的奇異星，比如夸克星。是目前關(guān)于夸克星還沒有較靠譜的理論和模型，甚在很多情況下，有些中子被認(rèn)為符合夸克星的一些征。我們知道，上世紀(jì) 60 年代天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了預(yù)言中的脈沖星，也就是旋中的中子星。第一顆發(fā)現(xiàn)脈沖星 CP1919那個(gè)時(shí)候人們對于比中子更小夸克結(jié)構(gòu)還沒有太多的認(rèn)，只知道中子簡并壓可以電子簡并壓之后繼續(xù)抵抗星的引力塌陷。由中子簡壓支撐的中子星如果恒星骸的質(zhì)量再大一些，突破奧本海默極限，那么中子并壓也會扛不住，于是恒就只能繼續(xù)坍縮直至成為洞。但是在中子星和黑洞間，是否還有中間過程，前科學(xué)界任然沒有確切答。黑洞和中子星（假想圖甚至對于中子星來說，目我們也沒有完全搞清楚它體的物質(zhì)形態(tài)。因?yàn)橹凶?的內(nèi)部結(jié)構(gòu)取決于此時(shí)物的狀態(tài)方程。但是關(guān)于核間的相互作用模型，至今然存在不確定性。尤其是中子星內(nèi)核部位這種超高度環(huán)境中，在那里物質(zhì)的成狀態(tài)可能會發(fā)生變化，將使得物質(zhì)可能出現(xiàn)新的構(gòu)和狀態(tài)，反映在狀態(tài)方上就是會出現(xiàn)更多的自由。不同的狀態(tài)方程給出的子星結(jié)構(gòu)大相徑庭，但當(dāng)主流的模型都認(rèn)為在中子的內(nèi)核中應(yīng)該存在特殊的質(zhì)形態(tài)，比如超子物質(zhì)。時(shí)我們所熟知的由質(zhì)子、子構(gòu)成的物質(zhì)，其內(nèi)部都由第一代費(fèi)米子的上下夸組成的。而超子除了上下克外，還至少含有一個(gè)第代費(fèi)米子 —— 奇夸克。在一些夸克星模型中，這的奇夸克可能來源于中子的下夸克，這些下夸克在為奇夸克的過程中伴隨著大的能量釋放。這可以在定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)中子模型對超新星爆發(fā)能量來的解釋。在這種模型里，子星內(nèi)部不僅有包含奇夸的超子物質(zhì)，還可能存在些突破夸克禁閉的自由夸物質(zhì)。可以看出，中子星夸克星其實(shí)并沒有明確的限，它們只是側(cè)重點(diǎn)不同模型。中子星并不是單純全由中子構(gòu)成的天體，夸星也不是完全由自由夸克成的夸克球，它們可能都著復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物質(zhì)態(tài)。不過中子星和夸克星是有一些區(qū)別，比如對于子星來說，它的質(zhì)量和半的立方成反比，也就是質(zhì)越大中子星的個(gè)頭越小。M ∝ 1/R3因?yàn)橘|(zhì)量越大引力越大，物質(zhì)白雉容易拉向中心。而中子星的半存在一個(gè)下限，大約是 10 公里。倘若質(zhì)量再大些的話，中子星則會被壓縮黑洞。所以一個(gè)典型的中星的質(zhì)量范圍通常在錢德塞卡和奧本海默極限之間也就是大約 1.4~3 倍太陽質(zhì)量。但對于夸克來說，它的質(zhì)量與半徑的方成正比，也就是質(zhì)量越個(gè)頭越大。M ∝ R3雖然和傳統(tǒng)的中子星模型相，夸克星內(nèi)部除了強(qiáng)大的力束縛外，還有核子間的相互作用束縛，理論上更致密。但是對于夸克星來，它在質(zhì)量構(gòu)成方面和傳的中子星等天體存在很大同。之前說過，一般情況希格斯機(jī)制只提供了物質(zhì)很小一部分質(zhì)量。物質(zhì)的大部分質(zhì)量來源其實(shí)是夸膠子間的各種相互作用賦的。但對于夸克星這種奇物質(zhì)來說，它已經(jīng)沒有了克禁閉這種正常的物質(zhì)結(jié)，那么夸克星的實(shí)際質(zhì)量模型中將需要被重新修正另外和中子星不同的是，10 公里對于中子星來說是半徑的下限，但對于夸克來說 10 公里則成了半徑的上限，而夸克星的半下限可能壓根不存在。這味著某種意義上夸克星的圍非常寬泛，甚至如果有蕩在星際間的微小奇異物，你都可以稱其為“夸克”。如何形成一個(gè)夸克星？通常情況下除了由中子演變來之外，夸克星也可由其他大質(zhì)量恒星直接演而成。比如一些紅超巨星由它們演化成的 II 型超新星或沃爾夫-拉葉星，都可能會發(fā)展成夸克星。前有不少屬性異常的中子都被懷疑可能是夸克星。了今天說的這個(gè)，像是已距離我們最近的中子星（RX J1856.5-3754），它也是因?yàn)閭€(gè)頭太小而被認(rèn)為可能是一顆夸星。RX J1856.5-3754還有位于仙后座的這顆毫秒脈沖星 3C58，它因?yàn)楫惓８叩睦鋮s速率而無法用中子星模型來釋，因此也被懷疑是一顆克星。3C58還有位于大麥哲倫星系中的 SN 1987A，它是 1987 年在蜘蛛星云外圍發(fā)現(xiàn)的一次超新星爆發(fā)。狌狌是奇的地方在于，迄今為止人在這里都沒有找到那顆坍后的中子星。為此天文學(xué)們提出了各種猜想來解釋顆失蹤的中子星，其中一說法就是它可能成為了一夸克星。還有歷史上最亮超新星 SN 2005ap 和 SN 2006gy，它們在亮度方面表現(xiàn)得非常異常，鳳鳥一般的 II 型超新星亮度的幾百倍。這種異常明亮的超新星意著那里有著大量額外能量在，這也讓人懷疑那里或誕生了某種夸克星。SN 2005apSN 2006gy所以夸克星存在嗎？正如剛才所說，現(xiàn)孟極段我對夸克星（包括中子星）解得還非常有限，目前沒一個(gè)統(tǒng)一的靠譜模型可以釋所有現(xiàn)象。即使宇宙中的存在夸克星這種天體，信它也不會是某一天突然我們發(fā)現(xiàn)。而應(yīng)該會像中星和黑洞一樣，是隨著科的發(fā)展，認(rèn)識不斷地深入從而逐漸被人們接受的一新概念而已。本文來自微公眾號：Linvo 說宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo