夸克星·Q星·灰洞

（选自《天文爱好者》1995年第二期。作者瑞林）

对于密度极大的致密天体，除目前公认的中子星和可能存在的黑洞外，是否还有其他形态的天体呢？多年来，不少科学家在探讨这一问题。现将已发表的三种可能存在的情形简介于下。

夸克星：自从核物理学家证实上、下夸克（quark）是质子和中子的组份后，1970年代中期，一些理论物理工作者就认为，一定质量的恒星在坍缩成中子星之后，有可能进一步坍缩成由夸克组成的实体，即夸克星。从那时以来，很多研究小组都着力于研究在中子星里面由夸克组成的核心起什么作用。但是近来，人们注意到夸克物质散混在核子物质中的问题，丹麦尼尔斯·波尔研究所的海斯伯格（H·Heiselberg）等人从事于研究这种混合物能够存在的条件，他们的计算表明，在较低密度状态下，一些核子物质大都转变为分散的夸克物质小滴而不形成夸克核心。从而得出结论：中子星的大部分含有夸克小滴状态下的物质。这种情况将影响到脉冲星自转方式的变化，特别是自转速率的突变。

Q星：以美国斯坦福大学的巴考尔（Safi Bahcall）为首的三人小组探讨了一种他们称之为Q星的中子星模型：Q星是由中子、质子和电子组成的中性球体，在这种星体内部，电子可以被迫与质子结合成中子，但当中子转变为质子时，电子又从中子逸出。他们的研究表明：即使在没有引力作用的情况下，强核力也能使星体各部分牢固地结合在一起。对Q星可能具有的性质，科学家们只设置了不多的限制，如这类星的密度可能比白矮星的大一些，Q星物质的最小稳定单元可能比一千个质子或中子多一些，这就使Q星可以只有小石子般大小，也可能小如尘埃颗粒。因此，这种细小的星体将有助于解决星系中失踪的暗物质问题和其他的天文之谜。

另一方面，三位科学家同时注意到Q星的质量可以比经典中子星的质量大得多，后者按照现行理论最多不能超过3个太阳质量。果真如此的话，较大质量的天体，如银河系中的天鹅座X-1（其质量可能在9到15个太阳质量之间）和大麦哲伦云中的LMCX-3（其质量可能在6到14个太阳质量之间）都可能不是黑洞，而是Q星。如发现有小于十分之一太阳质量或是大于3倍太阳质量中子星的例证，它们可能就是Q星。

灰洞：美国波士顿大学的布雷徹（K·Brecher）在1993年六月提出了存在有灰洞（gray hole）的可能性：大质量星体的坍缩不足以形成黑洞，但有可能形成比典型中子星有较小的半径和较大的密度的星体。布雷徹认为，灰洞的质量大于3倍太阳质量，这样，在某些情况下就取消了对黑洞的需要。灰洞具有不同于正常中子星的性质，这来源于两者不同的坍缩程度。广义相对论预言，坍缩到足够程度的恒星，其外围将形成一个光子层，在该层内的光线绕星体运行，典型的中子星光子层的半径较灰洞光子层的半径为大，逸出星体的辐射后者比前者为少，同时，坍缩星的强大引力也导致漏出的辐射失去能量。布雷徹的计算表明，受上述两种作用的影响，从灰洞发出的辐射只有百分之40能离开灰洞向空间辐射。灰洞由此得名。在已发现的6个X射线双星系统中（上述天鹅座X-1和LMCX-3就是其中的两个），在可见光波段看不见的大于太阳质量3倍的一个星体可能就是很暗的灰洞，而不是黑洞候选体。

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