Преонная звезда как физическая гипотеза

Преонная звезда как физическая гипотеза

Преонная звезда как физическая гипотеза

Определение 1

Преонная звезда – это объект в космосе, который состоит из элементарных частиц, называемых преонами, она считается самой плотной звездой Вселенной.

К тому времени, когда была предложена Стандартная модель элементарных частиц, эмпирически были найдены сотни частиц с разными свойствами. Эта система частиц часто именовалась «зоопарком частиц». Классификация данного зоопарка была крайне громоздкой и искусственной. В соответствии со Стандартной моделью все Вещество Вселенной составлено из шести кварков и шести лептонов

Физики пытались уменьшить количество основных элементарных частиц, пытаясь перейти на более глубокий уровень, полагая, что двенадцать частиц – это тоже много. С этой целью было предположено существование преонов, более мелких чем кварки и лептоны, частиц.

Теоретическим посылом для возникновения идеи о преонах было желание ученых сделать меньше количество фундаментальных частиц, которые отличны друг от друга только зарядом, например, позитрон – электрон, которые могли бы быть комбинацией преонов.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Определение 2

Преон – предполагаемая элементарная частица, которая составляет:

Предположение о том, что лептоны и кварки являются составными частицами, следует из того, что:

  • имеется три поколения фермионов;
  • имеются три цвета у кварков;
  • имеется симметрия между кварками и лептонами;
  • лептоны не являются точечными и обладают конечными размерами.

Замечание 1

Некоторые ученые полагают, что и преоны могут быть составными частицами.

Заметим, что если будет экспериментально найден бозон Хигса, то могут быть отброшены большинство преонных моделей, так как не получается обнаружить комбинацию преонов, которая соответствовала бы бозону Хиггса.

Современные методы исследований не позволяют измерить преоны, настолько они малы. Эти частицы участвуют в гравитационных взаимодействиях.

Существует теория, в соответствии с которой, антивещество Вселенной содержится в преонах, в этой связи все вокруг имеет частички антиматерии, которая находится внутри всего.

Эта теория полагает, что все вокруг является носителем антивещества, просто мы не можем антивещество увидеть.

До настоящего времени ни одна из преонных теорий не получила экспериментального подтверждения. Для того чтобы расколоть кварк необходима столь большая энергия, что ее невозможно получить на современном ускорителе.

Преонная гипотеза в астрофизике

В 2006 году ученые из Швеции решили исследовать гипотезу о существовании Преонной звезды.

Согласно сценарию Большого взрыва (так полагают произошло рождение нашей Вселенной), первоначально возникли лептоны и кварки.

Кварки остывали и объединялись в протоны и нейтроны. Нуклоны, уменьшая температуру соединялись с электронами, так появлялись атомы.

Из сказанного выше следует, что можно предположить, наличие преонов до возникновения кварков и лептонов.

Можно допустить и тот факт, что часть преонов в результате некоей флуктуации не превратилась в привычную нам материю, а создала звезды из одних (или в основном из одних) преонов.

До конца механизм формирования преонной звезды непонятен. Возможно она возникает из взорвавшейся звезды, если ее масса до катастрофы была равна трем массам Солнца. В таком случае можно предположить следующий сценарий формирования преонной звезды.

При выгорании у звезды с массой в три Солнца топлива, она превращается в сверхновую. Происходит взрыв, часть вещества звезды рассеивается в Космос. Возникает нейтронная звезда, которая составлена из плотно упакованных нейтронов.

Допустим, что гравитация слишком высока. Тогда нейтроны могут быть разорваны на кварки. При этом возникает кварковая звезда в которой кварки перемещаются внутри ядра звезды.

Допустим, что давление повысилось еще больше, но не настолько, чтобы звезда стала черной дырой. Тогда кварки могут быть разорваны на гипотетические преоны.

Свойства преонных звезд

Согласно гипотезе шведских ученых:

  1. Масса преонной звезды существенно меньше массы обычной звезды, порядка сотни масс Земли. Она не больше, чем $10{-2}M_c$, где $M_c$ — масса Солнца.
  2. Плотность этой звезды существенно выше, чем плотность нейтронной звезды или кварковой звезды. Она должна составлять $10{10} \frac{г}{см{3}}$.
  3. Самыми вероятными размерами преонной звезды могут быть размеры горошины. А масса такой звезды должна быть равна массе немного меньшей массы Луны. Диаметр Преонной звезды полагают равным примерно $102$ м.
  4. Такие звезды весьма сложны для непосредственного наблюдения, если их плотность распространения в пространстве мала. Но эти звезды могут быть кандидатами на исполнение роли холодной темной материи, разрешая парадокс недостаточности массы наблюдаемых объектов.
  5. Преонные звезды не излучают.

Имеются другие данные по преонным звездам:

  • Плотность их должна быть равна $10{23} \frac{г}{см{3}}$.
  • Максимальная масса такой звезды будет $102 M_c$.
  • Наибольший радиус такой звезды примерно равен одному метру.

Важным достижением шведских ученых было то, что они предложили пути обнаружения преонных звезд.

Методы поиска преонной звезды

Ученые полагают, что преонные звезды являются хорошими гравитационными линзами $\gamma$ — излучения.

Определение 3

Гравитационным линзированием называют отклонение световых лучей, которые распространяются около объектов с большой массой.

Преонные звезды взаимодействуют не со светом, а $\gamma$ — квантами. $\gamma $ — кванты возникают во Вселенной, например, при взрывах сверхновых. Следует учитывать, что преонные звезды не усиливают $\gamma$ — сигнал, как это делает обычная гравитационная линза, он оставляет особенный след в следе $\gamma$ — сигнала.

Другим способом нахождения преонной звезды считают регистрацию гравитационных волн.

Гравитационные волны должны активно испускать две преонные звезды, если они составляют пару и, вращаются около их общего центра масс. При нахождении преонной пары звезд около солнца, волны гравитации станут очень сильными с высокой частотой. При этом их можно будет зарегистрировать. В настоящее время для этих целей используют огромные

При столкновении ординарной преонной звезды с Землей, данное явление можно будет зафиксировать при помощи сейсмодетектора. «Обычная» преонная звезда должна быть такой маленькой и массивной, что она способна пробить нашу планету насквозь, при этом больших разрушений не будет. При этом на сейсмодетекторах будет оставаться особенный след.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/fizicheskie_gipotezy/preonnaya_zvezda_kak_fizicheskaya_gipoteza/

10 гипотетических астрономических объектов, которые вполне могут существовать

Преонная звезда как физическая гипотеза

Космос – это очень увлекательная реальность, причем ученые полагают, что некоторые его гипотетические объекты, до сих пор бывшие плодом воображения писателей-фантастов и режиссеров, вполне могут существовать где-то в бескрайних космических просторах.

1. Звезда-зомби

Как следует из названия, этот тип звезды в некотором роде воскресает из мертвых. Мы все слышали о сверхновой, которая означает «смерть» звезды. Однако ученые НАСА теперь считают, что слабая сверхновая может оставить часть умирающей карликовой звезды. Чем не звезда-зомби? Они уже идентифицировали 30 таких сверхновых.

2. Белая дыра

Белые дыры – это чистая теория в противовес черным дырам. Однако белые дыры реальны, если они будут себя вести совершенно отлично от черных дыр. То есть вместо того, чтобы всасывать все вокруг них, они выбрасывают материю во вселенную.

Тем не менее, белые дыры могут существовать только в том случае, если в её горизонте событий нет никакой материи, даже крошечной крошки печенья.

Поэтому даже если бы эти белые дыры существовали, их жизнь была бы очень короткой, так как наша Вселенная заполнена материей.

3. Сфера Дайсона

Концепция этой сферы впервые была представлена физиком и астрономом Фрименом Дайсоном, который изучал эту идею посредством мысленного эксперимента.

Он представил себе коллектор солнечной энергии и считал, что цивилизация может включить свою звезду в облако объектов-сателлитов (или «оболочку» или «кольцо материи»), чтобы направить 100% излучения звезды на планету.

Дайсон создал этот мысленный эксперимент как способ обнаружения возможной жизни во Вселенной.

4. Черный карлик

Концепция существования черного карлика столь же интересна, как и все другие гипотетические объекты. До сих пор астрономы находили белых, коричневых и красных карликов, а черные карлики существуют лишь теоретически.

Астрономы полагают, что они могут формироваться из белых карликов, которые остывали в течение достаточно долгого времени.

Эти черные карлики считаются невидимыми, поскольку их температура крайне низка, и у них нет внутреннего источника энергии.

5. Кварковая звезда

Кварковые звезды состоят из «кварковой материи».

Астрономы полагают, что эти звезды образуются тогда, когда звезда среднего размера (примерно в 1,44 раза больше Солнца) исчерпала топливо и начала умирать, сжимая протоны и электроны, в конечном итоге образуя нейтроны.

Однако если звезда достаточно тяжелая и продолжает разрушаться, созданные нейтроны тоже могут разрушиться на составные кварки под огромным давлением, создавая невероятно плотный тип материи.

6. Океанские планеты

Океанские планеты или водные миры, как полагают, состоят исключительно из огромных сплошных океанов. Идея водных миров стала популярной, когда НАСА объявило о существовании двух планет за пределами солнечной системы: Кеплер-62е и Кеплер-62f. Эти планеты как раз и считаются океанскими.

7. Хтонические планеты

Идея существования хтонических планет стала популярной благодаря внесолнечной планете Осирис. Ученые NASA были сбиты с толку, когда впервые обнаружили углерод и кислород в атмосфере за пределами нашей солнечной системы.

Однако атмосфера Осириса быстро испарялась.

Такой тип планет был назван хтоническим, и они формируются тогда, когда газовые гиганты, такие как Юпитер, приближаются на критически близкое расстояние от их родительской звезды, и их внешние слои начинают быстро испаряться.

8. Преонная звезда

Как звезда сжимается до такой степени, что она становится кварковой и все еще достаточно массивна, чтобы продолжать разрушаться, ученые считают, что тогда кварки распадаются на эти теоретические преоны.

До сих пор ученые не нашли способ разрушить кварки, поэтому они остаются основными составляющими материи.

Однако, если кварки состоят из других частиц – то преонные звезды могут технически достичь еще более плотного состояния материи.

9. Призрачная галактика

У призрачных или темных галактик очень мало звезд. Они настолько неэффективны в создании этих звезд, что состоят из газа и пыли, и это делает их невидимыми. Сейчас это просто теория, но астрономы полагают, что они существуют. Они даже считают, что уже нашли галактику-призрак Dragonfly 44, которая на 99 % состоит из темной материи.

10. Космические струны

Космические струны – это абсолютно сумасшедшая идея, но вполне способная быть реальностью. Это небольшие дефекты в ткани пространства и времени, которые были созданы в начале времен и остались после образования Вселенной. Если бы кто-то мог «поработать» с одним из этих дефектов, можно было бы создать «замкнутую временную кривую», которая позволяла бы перемещаться назад во времени.

Flytothesky.ru

Поделитесь постом с друзьями!

Источник: https://flytothesky.ru/10-gipoteticheskix-astronomicheskix-obektov-kotorye-vpolne-mogut-sushhestvovat/

Booksm
Добавить комментарий