天體物理學家發現了一種名為夸克物質的奇怪物質的證據，它位於緻密星的核心。研究人員結合最近的理論計算和中子星碰撞產生的引力波的測量結果，發現最大規模的中子星很可能有”夸克核”。在正常物質中，被稱為夸克的基本粒子只存在於質子和中子內部。但是，如果正常物質受到極端溫度的影響，或者以非常高的密度聚集在一起，它就會”融化”在一起，讓夸克物質在物質內部的任何地方自由地遊蕩。這種奇特的新狀態被稱為夸克物質。

人們認為，在宇宙大爆炸後的20微秒左右，一種叫做“夸克—膠子等離子體”的奇特物質充斥著宇宙，其行為就像一種無比熾熱的液體，在冷卻後變成了今天充斥在宇宙中的常規物質。如今，你能找到夸克物質的地方只有（短暫地）在大型強子對撞機的粒子碰撞中–也許還有中子星的核心。

當某些恆星死亡時，它們的核心會坍塌，成為黑洞或中子星。如果是後一種情況，這個新的天體會把比太陽質量還大的天體“塞進”一個城市大小的空間裡。很顯然，這就產生了一些極端密度的物質，長期以來一直被理論化為夸克物質。

在這項新研究中，來自赫爾辛基大學的研究人員現在宣稱，在一些中子星中已經全部確認了“夸克核”。特別是那些質量最大的、質量是太陽的2倍以上的中子星。以前認為兩個太陽質量是中子星的絕對上限–質量再大一點，原始恆星就會坍塌成黑洞。但天文學家最近發現，有少數中子星的質量超過了這個”極限”。

根據新研究，正是在這些恆星中可以找到“夸克核”。在某些情況下，“夸克核”甚至可能占到中子星本身的一半以上。為了得出這個結論，研究小組計算出了中子星中物質的”狀態方程”。這個方程根據壓力和能量密度的關係，描述了中子星中的物質會是什麼樣子。

最近天文學家們對中子星究竟能有多大、多大的質量有了更清晰的認識。特別是，中子星之間的碰撞產生的引力波已經被激光干涉引力波天文台(LIGO)和歐洲的處女座探測器探測到了。編碼在這些信號中的信息可以揭示出很多關於產生這些信號的天體的信息。總的來說，這些新數據讓這項研究得以盡可能的準確。研究人員說，他們”幾乎可以肯定”發現了夸克物質–但他們也承認，他們有可能錯了。夸克物質僅僅是最直接的解釋。

“所有中子星都是由核物質單獨組成的可能性仍然很小，但不是零，”該研究的主要作者Aleski Vuorinen說。“然而，我們已經能夠做的是，量化這種情況下需要的是什麼。”Aleski Vuorinen說。“簡而言之，那麼密集核物質的行為將需要真正的奇特。比如說，聲速需要達到幾乎與光速相當的速度。”更多關於中子星的數據將有助於進一步完善這些計算。

這項研究發表在《自然-物理》雜誌上。