南京大学发现夸克星存在的关键线索

   近日,据南京大学消息,该校天文与空间科学学院研究团队通过分析最近发生的一次史上最剧烈的超新星爆发,发现了夸克星存在的重要证据。这是科学界首次发现夸克星存在的关键线索,该发现有望为人类理解物质的最深层构成以及各组分之间的相互作用提供重要帮助。

  研究团队领导者、南京大学天文与空间科学学院教授戴子高介绍,目前的物理理论普遍认为,所有正常物质都由最基本的粒子:夸克和轻子组成。与此同时,使夸克结合在一起的强相互作用力却未能被人类很好理解。上世纪70年代初,物理学家提出,宇宙中很可能存在一类完全由夸克组成的致密天体,称为夸克星,其密度高达每立方厘米数亿吨之巨。对此类天体的发现或证伪,将极大促进对夸克相互作用这一基本物理问题的理解。但数十年来,天文观测一直未能在这一问题上有所突破。

  天文学家最新探测到的史上最强超新星爆发ASASSN-15lh为这个问题的解决带来了曙光。超新星是大质量恒星在死亡阶段发生的一类剧烈爆发现象,其爆发过程中释放的光学辐射,常常能够照亮其所在的整个星系。这种巨大的能量一般认为来自大量放射性元素的衰变。但这一解释并不适用于最近发现的这颗最强超新星,因为在发现后的仅四个月内,ASASSN-15lh辐射的总能量相当于太阳以现在的强度照耀900亿年,如此高能量所要求的放射性元素质量,已经超过整个恒星所具有的总质量。

  科研团队认为,解释ASASSN-15lh的辐射能量,需要有更为巨大的能量来源。这一能源,由爆炸核心残留下来的致密天体来提供。对超新星辐射特征的分析和计算揭示,这个致密天体必须具有每秒至少上千次的极快转速,且这一高速旋转状态需要保持很长时间。这些特点对物质组分提出了极为严苛的要求。一系列证据表明,这一爆炸残留的致密天体,是一颗刚刚诞生的夸克星。

  戴子高说,夸克星存在的这个重要证据,为将来观测和认证此类天体奠定了基础。一旦夸克星被正式观测到,人类对于粒子物理和天体物理的认识都将有重要突破。