Какво точно се случва, когато една звезда угасне и умре? Този отговор зависи изцяло от нейната маса, но разнообразието от възможни космически сценарии може истински да ви изненада. С течение на времето звезди като нашето Слънце ще се охладят бавно и в крайна сметка ще се превърнат в изстинали небесни тела, известни като бели джуджета. Някои много по-големи звезди обаче изпитват внезапен и катастрофален колапс поради рязък спад в налягането вътре в звездното ядро. Това води до гигантски експлозии, наречени свръхнови, които са най-мащабните и мощни взривове в цялата наблюдаема вселена.
Когато изключително масивни звезди избухнат в свръхнова, те могат да създадат определени видове черни дупки, каквито се срещат често из нашата галактика. Според данни на НАСА обаче, за да се задействат процесите, нужни за образуването на черна дупка, първоначалната звезда трябва да е достигнала критичен размер от поне 3 слънчеви маси. За сравнение, една слънчева маса е равна на масата на нашето собствено Слънце, което е около 330 000 пъти по-масивно от Земята.
Ето защо не всички големи звезди, които стигат до края на своя жизнен цикъл, завършват съществуването си като черни дупки. Вместо това, много средни по размер и големи звезди се свиват навътре (имплодират) в нещо, наречено неутронна звезда. Тя може да се опише най-добре като изключително плътна сфера със свръхмощно гравитационно привличане към центъра си. Неутронната звезда е многократно по-малка от космическия гигант, който я е създал, но е запълнена до краен предел с неутрони, притиснати толкова нагъсто един в друг, че образуват изключително нестабилна структура. За разлика от черните дупки, от чиято мощна гравитация дори светлината не може да избяга, неутронните звезди все още са видими за съвременните телескопи. Но това, което вълнува най-много астрофизиците, се крие дълбоко в самото ядро на неутронната звезда.
Как се ражда странната материя в сърцето на звездите?
Постоянен процес на ядрен синтез вътре в ядрото на всяка жива звезда генерира налягане, което противодейства на гравитацията и пречи на нейната маса да се свие навътре. След като запасите от водород на звездата се изчерпат напълно, този ядрен процес спира и тогава гравитацията поема управлението. Когато това се случи, външните слоеве на звездата се изхвърлят с огромна сила в космоса във всички посоки – това е феноменът свръхнова. След този взрив съдбата на останките се решава по два основни начина.
Силната гравитация смазва останалото звездно ядро и ако то е твърде масивно, го превръща в черна дупка. Но ако ядрото е достатъчно устойчиво, за да издържи на тези огромни сили, останалите електрони и протони се притискат толкова силно, че се сливат и се превръщат в неутрони, раждайки неутронна звезда. Условията в центъра на това ново тяло обаче могат да бъдат толкова екстремни и напрегнати, че субатомните частици, които изграждат всичко наоколо, буквално да нарушат познатите ни закони на ядрената физика.
Повечето субатомни частици (като протони и неутрони) са съставени от комбинация от три по-малки елементарни частици, наречени кварки. Тези съставни структури се наричат хадрони. В нормални условия кварките са неразделни и са свързани здраво помежду си. Вътре в неутронната звезда обаче те са притиснати толкова близо един до друг, че границите им се разрушават и те започват да съществуват в т.нар. „кваркова супа“, където горните (up) и долните (down) кварки се движат напълно свободно и независимо.
През 2004 г. изследователи от Корнелския университет изказаха хипотезата, че тези специфични вътрешни условия в неутронната звезда могат да доведат до появата на хиперони – вид тежки частици, които съдържат така наречените странни кварки (strange quarks). Странният кварк притежава уникално свойство: той е толкова съвършен и стабилен от атомна гледна точка, че при контакт с други обикновени кварки може лесно да ги превърне в същия вид като него. Този верижен процес превръща познатата ни материя в напълно нова, непозната и стабилна субстанция – странна материя.
Стрейнджлетите и заплахата от всеобщо преобразуване
Странната материя има способността да поглъща всякакви частици, до които се докосне, привличайки все повече и повече кварки в своята „кваркова супа“. Нещо повече – учените предполагат, че тя може да напусне ядрото на неутронната звезда, без свойствата ѝ да се променят по никакъв начин. Тя е напълно способна да превърне цели съседни звезди и планети в странна материя, което би довело до появата на екзотични „странни планети“ и „странни бели джуджета“. Ако една неутронна звезда се превърне изцяло в такава материя, тя се нарича странна кваркова звезда.
Според проучване на Корнелския университет от 2019 г., основното разпръскване на странна материя в открития космос се случва под формата на малки фрагменти, наречени стрейнджлети (strangelets). Това явление най-вероятно се задейства при мощен сблъсък между две или повече странни кваркови звезди.
Но какво се случва след това? Някои изследователи вярват, че ако дори само един такъв микроскопичен стрейнджлет влезе в контакт с атмосферата на Земята, неговият специфичен атомен състав ще започне мигновено да преобразува абсолютно всичко по пътя си в странна материя. Този процес би бил моментално смъртоносен за абсолютно целия живот на планетата ни, тъй като Земята бързо би се превърнала в свръхплътна, сива и безжизнена буца от кварки.
Има ли истински повод за безпокойство?Въпреки стряскащите теории, вероятно няма смисъл да бързате да барикадирате дома си или да търсите начини за защита срещу стрейнджлети. През 2017 г. престижното научно списание „Нейчър“ (Nature) публикува доклад, който предполага, че стрейнджлетите всъщност могат да се окажат същата онази теоретична тъмна материя, за която се смята, че съставлява приблизително 85% от масата на познатата ни вселена.
Ако тези микроскопични частици наистина прелитат постоянно из галактиката и ако теорията, че те безпроблемно превръщат всичко по пътя си в странна материя, беше абсолютно точна при всякакви условия, тогава щяхме да наблюдаваме много повече странни планети и странни звезди около нас. Тъй като до момента нашият свят е напълно невредим и животът процъфтява необезпокоявано, най-вероятно няма за какво да се притесняваме. Странната материя остава една от най-вълнуващите и мистериозни теми в астрофизиката, но рискът за Земята е изключително малък.