Странные кварковые звёзды с тёмной материей: сравнение моделей взаимодействия показало перспективы для новых детекторов

Международная группа исследователей представила на arXiv новое исследование, посвящённое странным кварковым звёздам, в состав которых входит тёмная материя. Работа сосредоточена на сравнении двух теоретических подходов: модели с микроскопическим взаимодействием между кварковой и тёмной материей (однофлюидная модель) и модели, где компоненты связаны только гравитационно (двухфлюидная модель).

Странные кварковые звёзды — это гипотетические компактные объекты, состоящие из кварковой материи, в том числе странных кварков. Их существование пока не подтверждено наблюдениями, но астрофизики активно изучают возможность их образования. Добавление тёмной материи усложняет картину: она может скапливаться внутри звезды и влиять на её структуру и наблюдаемые свойства.

Авторы провели расчёты для обеих моделей и сравнили предсказания с данными наблюдений пульсаров, а также с ограничениями на приливную деформируемость, полученными из гравитационно-волнового события GW170817. Это слияние двух нейтронных звёзд, зарегистрированное в 2017 году, дало важную информацию об уравнении состояния сверхплотной материи.

Взаимодействующая однофлюидная модель демонстрирует жизнеспособные конфигурации с максимальной массой более двух солнечных масс (M_TOV > 2M_sun). Такие массы согласуются с существующими измерениями пульсаров, а также с ограничениями на приливную деформируемость из GW170817. Однако двухфлюидная модель, в которой тёмная материя взаимодействует с кварковой лишь гравитационно, оказалась более устойчивой: она одновременно выполняет и текущие ограничения, и более строгие пределы Lambda, ожидаемые от гравитационно-волновых детекторов следующего поколения.

Особую важность это имеет в контексте будущих обсерваторий, таких как лазерно-интерферометрическая космическая антенна LISA и наземные детекторы нового поколения. Они смогут измерять приливную деформируемость с высокой точностью, что позволит различить модели кварковых звёзд с тёмной материей. По словам авторов, двухфлюидная модель предлагает более «чистый» гравитационный сценарий, который легче согласовать с ожидаемыми наблюдениями.

Исследование не делает окончательных выводов о том, какая модель верна, но подчёркивает, что будущие данные гравитационно-волновых детекторов смогут дать решающие аргументы в пользу одной из них. Это шаг к более точному пониманию того, как устроены самые плотные объекты во Вселенной и какую роль в них играет тёмная материя.