Kvarkové hvězdy, skuteční hvězdní exoti v vesmíru jsou zatím(?) stále jen hypotetickými objekty

Kvarkové hvězdy - jejich existence nebyla dosud prokázána

S hypotézou o existenci kvarkových hvězd přišli sovětští fyzici Ivaněnko a Kurdgelaidze již v roce 1965. Tedy před více než půlstoletím. Přesto se stále jedná o hypotézu, neboť existence takovýchto hvězd nebyla dosud potvrzena žádným přímým pozorováním. Stejně jako možnost existence směsi volných kvarků a podivných kvarků ve velice horkém kvark-gluonovém plazmatu při teplotách vyšších než 10¹² K.

Existence neutronových hvězd, které vznikají při výbuších supernov, prokázána byla. Teoreticky ale nemusí být neutronová hvězda, která dosahuje průměru jen okolo 50 až 20 kilometrů, posledním stádiem vývoje hvězdy. Je-li hmotnost neutronové hvězdy příliš vysoká, může se dále smršťovat. Až do podoby černé díry. A právě někde na pomezí mezi neutronovými hvězdami a černými dírami předpokládají vědci možnost existence kvarkových hvězd.

Při kolapsu hvězdy do podoby neutronové hvězdy neodolají vysokým tlakům gravitace ani atomy, které se rozpadají za produkce neutronů a neutrin. Výsledkem takovéhoto procesu je miniaturní hvězda složená převážně z neutronů. Ve slupce se mohou nacházet i protony a elektrony. Avšak čím blíže k jádru, tím více neutronů a tím vyšší tlak. Za jistých kolností se mohou, teoreticky, neutrony dostat tak blízko k sobě, že může dojít i k rozpadu neutronů a uvolnění kvarků. Takovéto hvězdy by musely překonat tzv. Tolmanovu-Oppenheimerovu-Volkoffovu mez, která odpovídá 3 až 5 hmotnostem Slunce.

První kandidát na takovouto kvarkovou hvězdu, objekt RX J18563.5-3754 v souhvězdí Jižní koruny, byl objeven v roce 1992. Z pozorování s pomocí satelitu Chandra o deset let později se zdá, že objekt má na neutronovou hvězdu příliš vysokou hmotnost. Nemusí se tak jednat o neutronovou hvězdu, ale o nový typ hvězdy, který svými vlastnostmi odpovídá kvarkovým hvězdám. Některé studie ale tohoto kandidáta od rok vylučují.

Druhým takovýmto kandidátem je rádiový zdroj 3C58 v souhvězdí Kasiopeja, který byl objeven v roce 2009. Dalším kandidátem je podivný pulsar pulsar PSR B0943+10 v souhvězdí Lva a supernovy SN2006gy, SN2005gj, SN2005ap. A také SN1987A, respektive její pozůstatek, kteýu dnes vědci zkoumají ve všech dostupných oblastech elektromagnetického spektra. Dalšími kandidáty jsou XTE J1739-285 a ASASSN-15lh.

Astronomové se snaží hledat další objekty, které by mohly být kvarkovými hvězdami. Avšak ty, pokud existují, mohou být velice snadno zaměněny za "obyčejné" neutronové hvězdy. Kvarkové hvězdy by mohly postrádat některé vlastnosti neutronových hvězd, měly by mít silnější gravitační pole a menší průměr než neutronové hvězdy. A především - u podivné kvarkové hvězdy se poloměr s růstem hmotnosti zvětšuje (od 0 po 12 km), u neutronové hvězdy je tomu právě naopak. Tam poloměr klesá s růstem hmotnosti hvězdy.

Pro kvarkové hvězdy by také neplatila Eddingtonova limita, horní mez pro luminozitu hvězdy, která je pro hvězdu s hmotností 1,4 M_s asi 10³¹ J/s. Tyto kvarkové hvězdy by byly navíc stabilní i při nulovém tlaku. Pohromadě je totiž nedrží gravitace, ale silná jaderná interakce. Jejich povrchové vrstvy by tak byly odlišné od povrchových vrstev neutronových hvězd. Již na povrchu by jejich hustota měla nabývat extrémních hodnot ~ 4×10¹⁷ kg/m³. Existence kvarkových hvězd by pomohla vysvětlit vysoce svítivé a velice vzdálené zábleskové zdroje gama záření i některé další problémy astrofyziky. K jejich prokázání (či naopak vyvráceni) však mají astronomové a částicoví fyzici před sebou ještě velkou spoustu práce…