Atomlar üç şeyden oluşur: protonlar, nötronlar ve elektronlar. Elektronlar bir tür temel parçacıktır, ancak protonlar ve nötronlar yukarı ve aşağı kuarklardan oluşan bileşik parçacıklardır. Protonlarda 2 aşağı ve 1 yukarı varken, nötronlarda 2 aşağı ve 1 yukarı vardır. Güçlü kuvvetin ilginç doğası nedeniyle, bu kuarklar her zaman birbirlerine bağlıdır, bu nedenle en azından boş uzay boşluğunda asla elektronlar gibi gerçekten özgür parçacıklar olamazlar.
Ancak Nature Communications’da yayınlanan yeni bir çalışma, nötron yıldızlarının kalplerinde kendilerini özgürleştirebildiklerini ortaya koyuyor. Nötron yıldızları büyük yıldızların kalıntılarıdır. Yıldız çekirdeğinin bir kara deliğe dönüşmesini engellemek için son bir çabadırlar.
Yoğun bir çekirdeğin tüm nükleer yakıtı harcandıktan sonra, yerçekimine karşı koyabilecek tek şey nötronların kuantum basıncıdır. İşte işler burada karışıyor.
Nötron yıldızları üzerinde testler yapamıyor ya da Dünya’da onlar için gerekli olan yoğun nükleer maddeyi üretemiyor olsak da, durum denklemlerinden davranışları hakkında bazı bilgiler çıkarabiliriz. Bir malzemenin yığın özelliklerini hesaplamak için, nötron yıldızları durumunda Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV) denklemi olarak adlandırılan bir durum denklemi kullanılabilir. Asıl sorun, TOV’un çok karmaşık bir denklem olması ve nötron yıldızlarının bir kuark çekirdeği içerip içermediğini belirlemek için kullanılmasının “belki” sonucunu vermesidir.
Bu çalışmanın ekibi alternatif bir metodoloji benimsemiştir. Durum denklemini tekrar tekrar hesaplamak yerine, nötron yıldızlarının kütlesi ve büyüklüğü hakkındaki gözlemsel verileri analiz etmek için Bayesian istatistiklerini kullandılar. Bu istatistiksel teknik, gözlemsel kalıplara dayanarak makul sonuçlar çıkarmak için ince ama etkili bir strateji kullanır. Bu örnekte, kuark çekirdeği olan nötron yıldızları, kuark çekirdeği olmayanlara göre marjinal olarak daha yoğundur. Bayesian analizinde kütle-yoğunluk ilişkisinde bir kayma görülmelidir, çünkü küçük nötron yıldızlarının kuark çekirdeğine sahip olma olasılığı düşüktür, ancak en büyük nötron yıldızları muhtemelen öyledir.
Araştırmacılar iki güneşten daha büyük kütleli dev nötron yıldızlarının kuark çekirdeği içerme ihtimalinin %80-%90 olduğunu keşfettiler. Kuark yıldızları ile sıradan nötron yıldızları arasındaki sınırın nerede olduğu, kuark yıldızlarının var olup olmadığından daha önemli bir konu gibi görünüyor.
Adil olmak gerekirse, bu araştırmada sadece küçük bir veri örneği kullanılmıştır. Çoğu nötron yıldızının kütlesi ve yarıçapı şu anda bilinmemektedir, ancak eninde sonunda belirlenecektir. Yoğun nötron maddesi ile kuark maddesi arasındaki temel faz geçişini ek verilerle belirleyebilmeliyiz. Ancak şimdilik, bazı nötron yıldızlarının düşündüğümüzden çok daha garip olduğunu söyleyebiliriz.
Kaynak: https://phys.org/news
