恒星就像普通人一樣，有生老病死。當(dāng)大質(zhì)量的恒星走到其生命終點的時候，會以劇烈爆炸——超新星——的形式結(jié)束它“光輝”的一生。爆發(fā)之后它會留下遺骸，一顆中子星或者一個黑洞。但如果這個遺骸比上質(zhì)量太小無法成為黑洞，比下質(zhì)量太大無法形成中子星，又會怎么樣？
事實上，一直到最近天文學(xué)家們都不認為在中子星和黑洞之間會存在一個“灰色地帶”，大質(zhì)量恒星死亡的產(chǎn)物必定是中子星和黑洞這兩者之一。
然而現(xiàn)在興許有一種奇特的恒星能填補這一空白。雖然它們還沒有被觀測到，但天文學(xué)家們相信“奇異星”（又稱“夸克星”）應(yīng)該是存在的，而科學(xué)家們也僅僅是剛剛才認識到這類天體究竟有多“奇異”。
奇異的誕生
首先，中子星、夸克星和黑洞都是通過相同的機制誕生的——超新星爆發(fā)。但是，這三者的質(zhì)量呈遞增關(guān)系，因此通過超新星產(chǎn)生它們的恒星的質(zhì)量也必定是遞增關(guān)系。
那么，如果一個恒星發(fā)生爆炸，它的產(chǎn)物怎樣才能算是一顆中子星呢？構(gòu)成中子星的中子物質(zhì)具有一種特殊的性質(zhì)——中子簡并，它們可以產(chǎn)生向外作用的中子簡并壓。當(dāng)中子星自身向內(nèi)的引力和向外的中子簡并壓達到平衡的時候，中子星就出現(xiàn)在你眼前了。
如果從超新星中誕生的這顆中子星質(zhì)量太大，中子簡并壓無法抵擋向內(nèi)的引力，結(jié)果會如何呢？
在這種情況下，夸克就會挺身而出取代中子，防止天體進一步坍縮。這里所說的“夸克”是比中子更小的物質(zhì)單位，1個中子由3個夸克組成：2個下夸克和1個上夸克。
當(dāng)夸克簡并壓和引力間達到平衡之后，一顆夸克星就此誕生。這時自由的上夸克和下夸克就會轉(zhuǎn)變成奇異夸克。因此，夸克星其實是由奇異夸克物質(zhì)所組成的，也正是因為如此它們還被稱為奇異星。
不同尋常的發(fā)現(xiàn)
迄今傳統(tǒng)觀點一直認為夸克星的尺寸應(yīng)該比中子星小。這看上去似乎是合理的，因為夸克星是在中子星的基礎(chǔ)上進一步坍縮而成的，這使得其中的物質(zhì)會變得更加致密，于是占用的體積就會減少。但根據(jù)一個由德國、瑞士和美國科學(xué)家組成的國際合作小組的最新計算，夸克星實際上可能會比它們的表兄中子星大。但這怎么可能呢？
這些復(fù)雜的計算牽涉到中子星和夸克星的“狀態(tài)方程”，它描述了組成這兩類天體的物質(zhì)本身的性質(zhì)。他們的計算結(jié)果顯示，一顆質(zhì)量為太陽2.5倍的夸克星會比質(zhì)量為太陽2倍的中子星要來得大。
這一發(fā)現(xiàn)對于尋找潛在的夸克星而言是非常有趣的。如果天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆具有2.5個太陽質(zhì)量的大型中子星的話，也許他們真正看到的其實是一顆夸克星。
一旦發(fā)現(xiàn)了夸克星，它不僅對于天文學(xué)家而言具有重要的意義，對于在歐洲核子中心工作的物理學(xué)家而言也是如此，他們可以借此獲得自然產(chǎn)生的“奇異夸克物質(zhì)”的大量信息。雖然大型強子對撞機可以制造出高溫“夸克膠子等離子體”，但實驗室里至今還無法制造出奇異夸克物質(zhì)，所以夸克星的發(fā)現(xiàn)將會惠及天體物理學(xué)家和粒子物理學(xué)家。
然而，故事還沒有結(jié)束。奇異星還能更“奇異”。
大爆炸實驗室？
在另一項研究中，科學(xué)家為夸克星進行了仔細地“體檢”，并且試圖把它推向極限。一個有趣的問題是，給最大質(zhì)量的夸克星再添加一點物質(zhì)的話會發(fā)生什么？在它坍縮成黑洞前是否還存在一個超越于夸克星之外的狀態(tài)？
根據(jù)已知的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型，一顆大質(zhì)量的夸克星會具有足夠的引力能來“燃燒”奇異物質(zhì)。在強引力的作用下，夸克星核心里的夸克也許會被快速地“燃燒”，進而轉(zhuǎn)變成純粹的能量和中微子。
但真正令人著迷的地方是，由于夸克星極為致密，甚至連在通常情況下能穿透一切的中微子也無法逃離。于是，燃燒夸克所產(chǎn)生的這些能量和中微子就會形成向外的壓力來抵抗引力?？茖W(xué)家們將這樣一顆夸克星稱為“弱電星”。計算發(fā)現(xiàn)弱電星可以處于這一穩(wěn)定狀態(tài)大約1千萬年，而此時它可以同時具備蘋果的“身材”和兩個地球的質(zhì)量。
現(xiàn)在壓軸戲要上演了。弱電星的核心由此會具有極端高的密度，只有大爆炸之后十億分之一秒的宇宙才能與之匹敵。這些極端的天體將會像是一個迷你的宇宙大爆炸實驗室，在其中的高壓之下電磁力和弱相互作用力（四種基本作用力中的兩種，另外兩種為引力和強相互作用力）會非常接近，幾乎無法區(qū)分。這為進一步深入認識自然界的基本作用力提供了絕佳的機會，甚至還有可能會引發(fā)新的物理學(xué)革命。
雖然奇異星奇異得讓人不敢相信它們會真實地存在于宇宙之中，但天文學(xué)家們正在傾其所能來尋找它們。隨著下一代望遠鏡和其他探測設(shè)備的投入使用，這些奇異的天體說不定會給我們一個誰都不曾料想到的驚喜。
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