Глядя на волны в ткани пространства-времени, ученые вскоре смогут обнаружить «странные звезды» - объекты, образованные из материала, который радикально отличается от частиц, составляющие обычную материю.
Протоны и нейтроны, составляющие ядра атомов, состоят из нескольких основных частиц, известных как кварки. Существует всего шесть типов или «ароматов» кварков: нижний, верхний, странный, очаровательный, прелестный и истинный. Каждый протон или нейтрон состоит из трех кварков: протон состоит из одного нижнего и двух верхних кварков, каждый нейтрон состоит из одного верхнего и двух нижних.
В теории, материя может быть образована также из других ароматов кварков. Начиная с 1970 года, ученые предположили, что частицы "странной материи" могут быть образованы из равного числа верхних, нижних и странных кварков. В принципе, странная материя должна быть тяжелее и более устойчива, чем обычная материя, а может быть даже способна превращаться в обычную материю. Тем не менее, лабораторные эксперименты еще не создали ни одной частицы странной материи, так что ее существование остается неопределенным.
Одним из мест, где странная материя может образоваться естественным образом является ядро нейтронных звезд – остатки звезд, которые умерли в результате катастрофического взрыва, известного как сверхновая. Нейтронные звезды являются, как правило, небольшими с диаметром около 12 миль (19 километров) или около того, но настолько плотные, что они весят столько же, сколько и Солнце. Например, кусок нейтронной звезды, размером с кусочек сахара, может весить 100 миллионов тонн.
Под необычайной силой этого экстремального веса, некоторые нижние и верхние кварки, составляющие нейтронные звезды, могут преобразовываться в странные кварки, что приводит к образованию странных звезд из странной материи.
Странная звезда, которая временами выбрасывает частицы странной материи, может быстро преобразовать нейтронную звезду, вращающуюся в двойной звездной системе, в странную звезду. Исследования показывают, что нейтронная звезда, которая принимает семя странной материи от странной звезды, может преобразоваться сама в странную звезду всего за 1 миллисекунду.
Теперь исследователи предполагают, что они могут обнаружить странные звезды, рассматривая гравитационные волны звезд – невидимую рябь в пространстве-времени, которую впервые предположил Альберт Эйнштейн в рамках своей теории общей теории относительности.
Гравитационные волны излучаются за счет ускорения масс. Действительно большие гравитационные волны образуются за счет очень больших масс, таких как пара нейтронных звезд, сливающихся друг с другом.
Пара странных звезд испускает гравитационные волны, которые отличаются от тех, что испускает пара «нормальных» нейтронных звезд, так как странные звезды должны быть более компактные, говорят исследователи. Например, нейтронная звезда с массой равной одной пятой Солнца должна быть не более, чем 18 миль (30 км) в диаметре, в то время как странная звезда той же массы должна быть не более 6 миль (10 км) в диаметре.
Исследователи предполагают, что события, связанные со странными звездами, могут объяснить два коротких гамма всплеска – гигантских взрывов продолжительностью менее 2 секунд, замеченных в глубоком космосе в 2005 и 2007 годах. Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (англ. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observator, сокр. LIGO) не смогла обнаружить гравитационное волны от этих событий, названных GRB 051103 и GRB 070201.
Слияния нейтронных звезд является объяснением коротких гамма всплесков, но LIGO должен был обнаружить гравитационные волны от этих слияний. Однако, как говорят исследователи, если странные звезды были замешаны в обоих этих событиях, то LIGO не смог бы обнаружить такие гравитационные волны.
Тем не менее, будущим исследованиям удастся обнаружить эти странные звездные явления. Благодаря использованию дополнительного лазерного интерферометра гравитационно-волновой обсерватории (ALIGO), чей первый запуск был намечен на 2015 год, исследователи рассчитывают обнаружить около 0,13 слияний нейтронных звезд со странными в год (то есть по одному такому слиянию каждые восемь лет). Благодаря Телескопу Эйнштейна, который в настоящее время разрабатывается в Европейском Союзе, ученые, в конечном счете, рассчитывают обнаружить около 700 таких событий в год.