Naukowcy z Uniwersytetu Helsińskiego i Helsińskiego Instytutu Fizyki zdobyli mocne dowody na obecność egzotycznej materii kwarkowej w rdzeniach największych istniejących gwiazd neutronowych. Odkrycia dokonano dzięki połączeniu wyników najnowszych badań z zakresu fizyki cząstek elementarnych i fizyki jądrowej z pomiarami fal grawitacyjnych, powstałych w wyniku zderzeń gwiazd neutronowych.

Wewnątrz gwiazd neutronowych, materia atomowa zapada się w niezwykle gęstą materię jądrową, w której neutrony i protony są tak ściśle upakowane, że całą gwiazdę można uznać za jedno wielkie jądro. Do tej pory nie było wiadomo, czy materia jądrowa wewnątrz jąder najmasywniejszcyh gwiazd neutronowych zapada się w jeszcze bardziej egzotyczny stan, zwany materią kwarkową, w której same jądra już nie istnieją.

Nawet symulacje przeprowadzone na szeroką skalę z pomocą superkomputerów nie potrafią określić losu materii jądrowej w gwiazdach neutronowych. Jednak fiński zespół badawczy, którym kierował fizyk teoretyczny Aleksi Vuorinen, rozwiązał ten problem, łącząc najnowsze odkrycia z teoretycznej fizyki cząstek i fizyki jądrowej z pomiarami astrofizycznymi.

Z przeprowadzonych badań wynika, że materia obecna w rdzeniach najbardziej masywnych stabilnych gwiazd neutronowych jest o wiele bardziej podobna do materii kwarkowej, niż do zwykłej materii jądrowej. Średnica rdzenia w tych gwiazdach, identyfikowanego jako materia kwarkowa, może przekraczać połowę średnicy całej gwiazdy neutronowej. Aleksi Vuorinen twierdzi, że wciąż nie ma pewności co do struktury gwiazd neutronowych, ale odkrycie materii kwarkowej „jest niemal pewne”.

Potwierdzenie istnienia tego typu materii w gwiazdach neutronowych pozwoliłoby lepiej zrozumieć najwcześniejsze momenty Wszechświata, gdy podczas tzw. epoki kwarkowej, czyli przez kilka mikrosekund po Wielkim Wybuchu, kosmos wypełniony był plazmą kwarkowo-gluonową. Astrofizyka fal grawitacyjnych pozwoli również rozwiązać wiele innych tajemnic Wszechświata.