Ի՞նչ են թաքցնում տարօրինակ քվարկային աստղերը․ ԵՊՀ գիտնականների հետազոտությունները՝ միջազգային ամսագրերում

Հետազոտությունների հեղինակներն են ԵՊՀ ֆիզիկայի ինստիտուտի ռադիոֆիզիկայի և հեռահաղորդակցության ամբիոնի վարիչ Արսեն Բաբաջանյանը, նույն ամբիոնի դոցենտ Հասմիկ Շահինյանը և «Սինոփսիս Արմենիա» ՓԲԸ ԱԲ տնօրեն Տիգրան Սարգսյանը։ Աշխատանքների գիտական նշանակության և հետազոտական գործընթացի մասին զրուցել ենք Հասմիկ Շահինյանի հետ։

Ինչո՞ւ են աստղաֆիզիկոսներին հետաքրքրում «տարօրինակ» աստղերը

Սովորական ատոմային նյութում, որից կազմված է մեզ շրջապատող աշխարհը, քվարկները չեն հանդիպում ազատ վիճակում․ դրանք «բանտարկված» են պրոտոնների և նեյտրոնների (նուկլոնների) ներսում։ Աստղերի ներքին շերտերում՝ ծայրահեղ բարձր ճնշման և խտության պայմաններում, հնարավոր է նյութի անցումը այնպիսի վիճակի, երբ քվարկներն այլևս սահմանափակված չեն առանձին նուկլոնների ներսում։

Ծայրահեղ պայմաններում կարող է առաջանալ քվարկային նյութ, որի բաղադրության մեջ, վերին (up) և վարին (down) քվարկներից բացի, կան նաև տարօրինակ (strange) քվարկներ։ Եթե նման նյութը որոշակի պայմաններում էներգիապես կայուն է, այն կարող է ձևավորել տարօրինակ քվարկային աստղեր։

«Իմ գիտական աշխատանքների հիմնական մասը նվիրված է գերխիտ աստղային օբյեկտների ուսումնասիրությանը։ Ժամանակակից դիտողական տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս ավելի ճշգրիտ գնահատելու պուլսարների զանգվածներն ու շառավիղները։ Կարևոր է հասկանալ, թե ինչ վիճակում է գտնվում նյութը նման ծայրահեղ պայմաններում»,- նշում է Հասմիկ Շահինյանը։

Հետազոտությունների նորույթը և ստացված արդյունքները

Առավելագույն զանգվածով տարօրինակ քվարկային աստղեր՝ հիմնված փոփոխական վակուումային ճնշմամբ MIT մոդելի վրա (Maximal mass strange quark stars based on the modified MIT model with variable vacuum pressure, Nucl. Phys. B 1022 (2026) 117277)

Առաջին հետազոտության շրջանակում գիտնականներն օգտագործել են MIT-ի քվարկային «պարկի» (MIT Bag Model) մոդիֆիկացված տարբերակը, որում վակուումային ճնշումը կախված է բարիոնային խտությունից։ Գաուսյան մոտարկման և Տոլման–Օպենհայմեր–Վոլկոֆի (TOV) հավասարումների թվային լուծման միջոցով գիտնականները հաշվարկել են տարօրինակ քվարկային աստղերի հնարավոր զանգվածներն ու շառավիղները։

Հաշվարկները ցույց են տվել, որ մոդելի որոշ պարամետրերի դեպքում հնարավոր է ստանալ զանգվածեղ պուլսարների դիտարկված զանգվածներին համադրելի առավելագույն զանգվածներ։ Սա նշանակում է, որ նման պուլսարները կարող են դիտարկվել որպես տարօրինակ քվարկային աստղերի հավանական թեկնածուներ, սակայն դրանց բնույթը հաստատելու համար անհրաժեշտ են լրացուցիչ դիտողական տվյալներ։

Տարօրինակ աստղերի բացարձակ կայունությունը և զանգվածի սահմանափակումները MIT պարկի մոդելում (The Absolute Stability and Mass Constraints of Strange Stars in the MIT Bag Model, Particles 2026, 9(2), 53)

Երկրորդ հետազոտության շրջանակում ուսումնասիրվել է տարօրինակ քվարկային նյութի բացարձակ կայունությունը MIT-ի ստանդարտ մոդելում՝ փոփոխելով վակուումային ճնշման և ուժեղ փոխազդեցության պարամետրերը։ Հետազոտողները որոշել են այն պայմանները, որոնց դեպքում նյութը կարող է լինել ինքնակապված, և հաշվարկել են այդպիսի աստղերի հնարավոր զանգվածներն ու շառավիղները։

Ստացված արդյունքները ցույց են տալիս, որ որոշ զանգվածեղ պուլսարների դիտարկված բնութագրերը կարող են համատեղելի լինել տարօրինակ քվարկային աստղերի տեսական մոդելների հետ։ Այնուամենայնիվ, այս օբյեկտների իրական բնույթը պարզելու համար անհրաժեշտ է համադրել զանգվածի, շառավղի և այլ դիտողական տվյալները տեսական հաշվարկների հետ։

Գիտական մարտահրավերներ և թիմային աշխատանք

Գերխիտ նյութի ուսումնասիրությունը պահանջում է բարդ մաթեմատիկական հաշվարկներ և մի շարք գիտական ուղղությունների՝ քվանտային քրոմոդինամիկայի, միջուկային ֆիզիկայի, թերմոդինամիկայի ու խոտորումների տեսության մեթոդների կիրառում։

«Այս ամենը բարդ հաշվողական մեթոդների կիրառման հետ համատեղելը մեծ մարտահրավեր էր։ Սակայն ֆիզիկան ունի մի յուրահատկություն՝ այն կարող է ամբողջությամբ կլանել հետազոտողին և զարգացնել նրա մտածողությունը։ Այդ առումով դրանք հաճելի մարտահրավերներ էին»,- պատմում է Հասմիկ Շահինյանը՝ կարևորելով նաև համահեղինակներ Տիգրան Սարգսյանի և Արսեն Բաբաջանյանի մասնագիտական բարձր պատրաստվածությունը, ինչի շնորհիվ էլ հնարավոր է դարձել արձանագրել նման միջազգային հաջողություն։

Հեռանկարներ. դեպի մութ նյութի և աքսիոնների գաղտնիքները

Կատարված հետազոտությունները սոսկ առաջին քայլն են. հետագա աշխատանքներում նախատեսվում է կիրառել է՛լ ավելի հզոր հաշվողական մեթոդներ։ Աստղաֆիզիկոսների առաջիկա նպատակներից է մութ էներգիայի (dark energy) և մութ նյութի (dark matter) տեսությունների խորքային ուսումնասիրությունը։

Մասնավորապես, առանցքային տեղ է հատկացվելու մութ նյութի հավանական մասնիկների՝ աքսիոնների (axions) հայտնաբերմանն ու հետազոտությանը, ինչը կարող է էականորեն հարստացնել տիեզերքի ձևավորման և էվոլյուցիայի վերաբերյալ գիտական պատկերացումները։

Խորհուրդ երիտասարդ հետազոտողներին

Եզրափակելով զրույցը՝ Հասմիկ Շահինյանը խորհուրդ է տալիս ապագա ֆիզիկոսներին ու աստղաֆիզիկոսներին. «Խորհուրդս շատ հստակ է․ զբաղվե՛ք գիտական այնպիսի հետազոտություններով, որոնք ձեզ նոր ուժ, եռանդ և ոգևորություն են պարգևում։ Այդպիսի ուղղություն գտնելը հեշտ չէ, բայց պետք է անդադար փորձել։ Անպայման կստացվի»։