A neutroncsillagok a Napnál nagyobb tömegű (körülbelül tíz, vagy annál több naptömegű) csillagok életének végső fázisát jelentik: a fúziós folyamataik végére érő csillagok magja a rendkívüli gravitációs erők hatására kicsire zsugorodik, maximum néhány tíz kilométer átmérőjű objektumot alkotva (összehasonlításképpen a Nap sugara 696 340 km), ahol a részecskék sűrűsége olyan nagy, hogy az összezsúfolódó protonok és elektronok neutronokká alakulnak át. A neutroncsillagok sűrűségét érzékletes példával szokták szemléltetni: eszerint

a sűrűségük akkora, hogy egy teáskanálnyi anyag belőlük akár négy milliárd tonnát is nyomhatna itt, a Földön.

A mag összezuhanásának folyamata szupernóva robbanással kezdődik, aminek során a külső rétegek leszakadnak és végül csak a kis méretű neutroncsillag marad a valahai hatalmas csillagból, ami lassú lehűlése után a megfigyelőeszközök számára jóformán láthatatlan lesz. A neutroncsillagok rendhagyó összetétele annyira különbözik minden olyan anyagállapottól, amit a földi laboratóriumokban való kísérletezéssel elő lehet állítani, hogy a pontos jellemzőikről sokszor csak feltételezések születnek, amelyekre nehéz bizonyítékot szerezni.

Egyike a régi hipotéziseknek a furcsa-, vagyis kvarkcsillag létezése, ami a teória szerint a neutroncsillag még extrémebb verziója: akkor keletkezik, mikor a neutroncsillag alkotóelemei, a neutronok a nyomás hatására részekre bomlanak és a neutront felépítő, az erős kölcsönhatás révén összetartó, két le és egy fel kvark közül a le kvarkok furcsa kvarkká változnak át. A furcsa kvark nagyobb tömegű, mint a fel és le kvarkok és "átlagos" körülmények között, ahogy az a kísérletekből kiderült, sokkal kevesebb eséllyel képződik plusz energia hatására, mint a le és fel párok. A hipotetikus furcsacsillagok valódi példányainak felismerését az segítheti, ha egy megfigyelt neutroncsillag nagysága valamilyen irányba kirívó módon eltér a szokásostól, például sokkal kisebb, mint ami a számítások szerint a neutroncsillagokra jellemző. De hogyan lehet kiszámítani egy neutroncsillag méretét?

A kvarkcsillagok egyik lehetséges jelöltjének, az RXJ1856-nak a felfedezése idején, 2002-ben a következőképpen mérték meg a szokatlan objektum méreteit: a csillag megfigyelt fényéből következtettek a hőmérsékletére, ebből pedig az általa kibocsátott fotonok mennyiségére. A röntgensugárzás mértéke összefüggésben áll a csillag méretével, ezért a röntgentartományban mérő szondák, ebben az esetben a Chandra Űrteleszkóp adatai alapján ki tudták számolni az RXJ1856 hozzávetőleges méreteit. A Science beszámolója szerint a kutatók a csillagot körülbelül 50%-kal kisebbnek találták, mint ami a neutroncsillagokat általában jellemzi.

"Ilyen sűrű anyag egy furcsacsillagon belül létezhet - de sehol máshol, ahol könnyen el lehetne képzelni."

- írta a Science.

A mostani esetben, a tübingeni Csillagászati és Asztrofizikai Intézet csillagászai által felfedezett objektum méretét illetően hasonló a helyzet: a kutatók becslései szerint a HESS J1731-347 szupernóva maradvány közepén lévő lehetséges neutroncsillag vagy kvarkcsillag tömege mindössze 0,77 naptömegű, sugara pedig 10,4 kilométer, vagyis olyan könnyűnek számít, hogy egészen szokatlan példányt képvisel a csillagok között.

"A számításaink arra utalnak, hogy ez az objektum vagy a legkönnyebb ismert neutroncsillag, vagy egy "furcsacsillag" még egzotikusabb állapottal."

- írják a csillagászok a Nature-ben publikált tanulmányban.

A csillag különös sajátosságaira lehetséges magyarázatot nyújt tehát az is, hogy a neutroncsillagok egyszerűen nem mindig esnek abba a mérettartományba, amit korábban meghatároztak a tudósok és ami az átlagot tekintve körülbelül 1,4 naptömeg közelében van, esetleg valamivel nagyobb vagy kicsivel kevesebb tömegű, de egy naptömegnél nem kisebb. A méréseket a kutatók a röntgensugárzás mértéke és a második Lagrange-ponton keringve a csillagok helyzetét folyamatosan pásztázó Gaia űrtávcső adatai alapján végezték el, újrakalkulálva a HESS J1731-347 Földtől való távolságát is.

Ez a felfedezés nem az első, aminek során csillagászok lehetséges kvarkcsillag jelölt nyomára akadtak, de, ahogyan a korábbi alkalmakkor is, egészen biztosan még mindig nem lehet kijelenteni, hogy az elméletek furcsa csillagai valóban, minden kétséget kizáróan és bizonyíthatóan léteznének. Ahogy egy augusztusban publikált, szintén egy lehetséges kvarkcsillagról (GW190425) szóló tanulmányban írják a kutatók, a tömeg lehet nyomravezető jel, de a neutroncsillagokról való további adatgyűjtésre és közelebbi megértésükre van szükség a végső következtetések levonásához.

(Fotó: CXC/M. Weiss, National Science Foundation/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet., NASA's Goddard Space Flight Center)

Kiszámolták, mikor fog meghalni a Nap A Gaia segítségével modellezték a Nap életútját és azt is, mikor válik fehér törpévé.