Гравитационните вълни ще разкрият странната материя

Обичайната материя, от която се състоят планетите и ние, животните и звездите, има строго субатомна конфигурация. Протоните и неутроните, съставящи ядрата на атомите, включват по три кварка различни „аромати“ – два горни и един долен кварк при протона и два долни и един горен в случая с неутрона.

И все пак теорията допуска, че някои частици материя могат да се състоят и от кварки други аромати. Още през 70-те години учените установили, че във Вселената съществуват частици хипотетична странна материя и обектите, които се състоят от нея, се наричат „стрейнджлети“, или „странни капки“.

Протоните в ядрата на атомите странна материя трябва да имат равен брой горни, долни и странни кварки. Учените вероятно са получили в лабораторен експеримент частица, състояща се от четири кварка, за което съобщиха представителите на ЦЕРН през април 2014 година.

Според хипотезата странната материя трябва да е по-масивна и стабилна от обичайната. Освен това тя може да притежава уникалното свойство да конвертира обичайната материя в странна при контакт на първата с втората.

Астрофизиците твърдят, че природната странна материя трябва да се среща в състава на неутронните звезди – остатъци от светила след взрив на свръхнови. Диаметърът на тези космически обекти се измерва в десетки километри, но масата им е огромна, а това значи, че е изключително голяма и тяхната плътност.

Мощното въздействие на исполинската маса на неутронната звезда може да доведе дотам, че някои горни и долни кварки, съставляващи материята на „мъртвото“ светило, могат да се преобразуват в странни кварки. Така възниква странната материя, търсена от физиците вече почти половин век.

Теорията гласи, че ако в Космоса съществува двойна неутронна звезда и една от тях се състои от странна материя, то нейната съседка също много бързо ще се конвертира в нея. И много бързо в дадения случай означава, че неутронната звезда при контакт с частица странна материя цялата ще се превърне в странна звезда за период само от една милисекунда до една секунда.

Гравитационните вълни може да помогнат на учените да открият странните звезди в обозримия Космос. Става дума за хипотетичните вълни в пространство-времето, описани още от Алберт Айнщайн в рамките на Общата теория на относителността.

Гравитационните вълни се образуват поради ускорение на масата. В случая със сливането на две неутронни звезди в двойната система трябва да се образува осезаема вълна на пространство-времето. Двойката сливащи се звезди обичайна материя трябва да изпуска вълни, различни от тези на двойката сливащи се странни звезди.

Неутронна звезда с маса, равна на една пета от слънчевата, трябва да има над 30 км в диаметър. В същото време странната звезда със същата маса трябва да е не повече от 10 км.

Изследователите предполагат, че събитията, свързани със странните звезди, може да обяснят две кратки гама-експлозии – мощни взривове с продължителност по-малко от две секунди, които са наблюдавани в Дълбокия космос през 2005 и 2007 година. Откритието е направено с помощта на Лазерен интерферометър на гравитационно-вълнова обсерватория (LIGO). Впрочем тогава учените не успели да открият гравитационни вълни, излизащи от тези експлозии, наречени GRB 051103 и GRB 070201.

Независимо че LIGO така и не е фиксирал гравитационни вълни, версията за сливането на две неутронни звезди си остава основно обяснение на наблюдаваните гама-експлозии. Изследователите поясняват в статия, публикувана в сп. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, че уредите може да не са уловили високочестотни гравитационни вълни, които може да са били изпуснати, ако източникът на гама-експлозията е било сливане на две странни вълни.

Астрофизиците планират да проверят своята хипотеза с помощта на Допълнения лазерен интерферометър на гравитационно-вълновата обсерватория (ALIGO), чието пускане е планирано за 2015 година. Изследователите разчитат да открият около 0,13 сливане на странни неутронни звезди на година, или по едно такова сливане на всеки осем години.

Водещият автор на изследването Педро Морес, астрофизик от Националния институт за космически изследвания на Бразилия, планира да преразгледа всички данни от LIGO, събрани за гама-експлозиите GRB 051103 и GRB 070201. Възможно е именно там да се открият първите доказателства за съществуването на странната материя.