Кварковая звезда

На днях многие СМИ и Интернет обошло сообщение об открытии кварковой звезды. Слово "кварк" известно широкой публике, поэтому получилась неплохая сенсация. В соответствии с журналистской практикой, все вопросительные знаки, сомнения и альтернативы, содержащиеся в оригинальных работах были опущены. Попробуем кратко сформулировать суть в том виде, как это следует из оригинальных работ: Сделаны измерения рентгеновского спектра ранее известной нейтронной звезды и оценки расстояния до нее. Исходя из оценок температуры, светимости и расстояния до объекта, следует, что его радиус не более 8 километров, в то время, как нейтронная звезда, согласно существующим теоретическим оценкам уравнения состояния вещества при огромных давлениях и плотностях, не может иметь радиус меньше 10 км. Меньший радиус возможен, если внутренности нейтронной звезды переходят в кварковое состояние, т.е. нейтроны объединяются в газ кварков и глюонов. Однако, заключение о радиусе объекта пока вызывает вопросы. 

В последние годы найдено 6 объектов, интерпретируемых как изолированные нейтронные звезды (ИНЗ), не являющиеся пульсарами. Прелесть этих объектов (довольно трудных для наблюдения) в том, то можно непосредственно измерить тепловой спектр, излучаемый поверхностью нейтронной звезды и определить температуру. Объект, о котором идет речь, является самой яркой и по-видимому самой близкой ИНЗ. Первая попытка измерения паралакса (который дает расстояние до объекта) сделанная с помощью "Хаббла" (Walter F.M., 2001, ApJ, 549, 433) дала расстояние около 60 парсек и уже тогда возникла обсуждаемая проблема. При известных температуре и светимости выводимый радиус нейтронной звезды пропорционален расстоянию до нее. Из оценок вытекала зависимость R ~ 0.11 km * d, где d - расстояние в парсеках, т.е. получалось R ~ 7 км, что меньше допустимого радиуса для нейтронной звезды. 

Затем вышла работа в которой паралакс был оценен заново на основе тех же данных "Хаббла" (Kaplan D.L., van Kerkwlik M.H., Anderson J, astro-ph/0111174) (см. http://xxx.itep.ru). Эти авторы получили вдвое меньший паралакс, соответствующий расстоянию порядка 140 парсек. Тогда радиус объекта оказывается типичным для нейтронной звезды - 12 - 16 км и проблема снимается. Столь разительное расхождение было охарактеризовано авторами этой работы как "загадочное", хотя были отмечены некоторые недостатки методики предыдущей работы. У второй из двух противоречащих друг-другу работ больше шансов оказаться правильной, хотя бы по тому, что авторы второй вынуждены тщательней проверять результаты.

Та самая изолированная нейтронная, а может быть кварковая звезда на снимке самого крупного наземного телескопа 

 И вот, 9 апреля вышел е-принт astro-ph/0204159, J.Drake et al., где радиус ИНЗ снова оказывается слишком маленьким - от 3.8 до 8.2 км, но уже при расстоянии 140 пс. Объект снова попал в кандидаты в кварковые звезды, что на сей раз вызвало резонанс в СМИ. 

Оценка зависимости радиуса от растояния, полученная в последней работе, R ~ 0.042 km * d, более чем в два раза отличается от предыдущей. Откуда взялась такая разительная разница? Авторы последней работы обработали спектры полученные рентгеновской космической обсерваторией "Чандра", данные которой намного лучше предшествующих. Однако, отличие возникает не из-за разных данных, а из-за разных моделей, использованных при подгонке спектра. У нейтронной звезды есть еще и атмосфера, и она влияет на спектр звезды. По утверждению Драке и др., предыдущие оценки, сделанные в предположении об атмосфере, в которой доминируют тяжелые элементы (в астрофизике термин "тяжелые элементы" относится ко всему тяжелее гелия), занижают температуру. Их оценки сделаны в предположении о чисто водородной атмосфере. Доводом за чисто водородную атмосферу является отсутствие особенностей в спектре (правда, спектральные особенности там есть, но всем им приписывается инструментальное происхождение). Однако, четкого количественного объяснения различий не дано и возникают вопросы. Как разные атмосферы могут давать столь разные результаты? Разница в оценках температуры не столь велика: 50 эВ, 55 эВ в предшествующих работах и 61 эв в последней работе - этого недостаточно для такой разницы в оценке радиуса. На этот счет в работе нет никаких комментариев, без которых статья не выглядит убедительной. 

Из сказанного следует, что до определеннсти еще далеко. Можно предположить, что вскоре появятся новые работы других авторов на эту тему, и вряд-ли стоит ожидать немедленного консенсуса. В России есть несколько специалистов, которые могли бы дать более квалифицированный комментарий, и мы попробуем получить таковые. Проблема несомненно является одной из интереснейших и важнейших. Существование кварковых звезд вполне возможно и данная нейтронная звезда, несмотря на высказанные здесь сомнения, продолжает оставаться первым кандидатом на эту роль. 

Почему резонанс в прессе возник именно сейчас, хотя раньше, когда была получена заниженная оценка расстояния, повод для сенсации, казалось, был весомей? Скорее всего случайно. Какой-то научно-популярный сайт (возможно Astronomical Picture of the Day) выставил картинку с осторожным комментарием. Журналисты, которым тоже известно слово "кварк", подхватили это и преподнесли уже как сенсацию. Подобное случается с удручающей регулярностью.