สสาร "นิวเคลียร์พาสต้า" ในดาวนิวตรอน อาจแข็งแกร่งที่สุดในจักรวาล

สดุที่มีความแข็งแรงทนทานมากที่สุด อาจไม่ใช่เหล็กกล้าหรือเพชรอีกต่อไป เมื่อผลคำนวณทางทฤษฎีล่าสุดชี้ว่า สสารชนิดที่อยู่ภายในดาวนิวตรอนซึ่งมีความหนาแน่นมหาศาลนั้น สามารถจะแข็งแกร่งยิ่งกว่าเหล็กกล้าได้ถึง 1 หมื่นล้านเท่า ทั้งยังมีโครงสร้างประหลาดคล้ายเส้นหรือแผ่นพาสต้าหลายชนิดที่ใช้ประกอบอาหารอิตาเลียน

ทีมนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแม็กกิลล์ มหาวิทยาลัยอินดีแอนา และสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (แคลเทค) ของสหรัฐฯ เผยแพร่ผลการศึกษาข้างต้นในคลังเอกสารวิชาการออนไลน์ arXiv.org โดยมีการตอบรับบทความดังกล่าวเพื่อนำตีพิมพ์ลงในวารสาร Physical Review Letters ในเร็ว ๆ นี้แล้ว

ทีมผู้วิจัยชี้ว่า ดาวนิวตรอนซึ่งเกิดจากการยุบตัวของแกนกลางดาวฤกษ์ขนาดใหญ่หลังการระเบิดซูเปอร์โนวา มีความหนาแน่นสูงเนื่องจากบีบอัดมวลมหาศาลที่เทียบเท่ากับดวงอาทิตย์ 2-3 ดวง ลงมารวมกันอยู่ในพื้นที่เท่ากับเมืองเล็ก ๆ ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางราว 20 กิโลเมตรเท่านั้น

สภาพการณ์ดังกล่าวทำให้ดาวนิวตรอนมีพื้นผิวชั้นนอกเป็นเปลือกแข็งเหมือนแผ่นเปลือกโลก แต่มีความแข็งแกร่งกว่ามาก ส่วนธาตุต่าง ๆ ที่อยู่ชั้นในจะถูกบีบอัดจนนิวเคลียสหลอมรวมกัน จนอาจเกิดเป็นสสารชนิดใหม่ที่มีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำ 100 ล้านล้านเท่าได้

Image copyrightCAPLAN & HOROWITZ

คำบรรยายภาพโครงสร้างของสสาร "นิวเคลียร์พาสต้า" รูปทรงต่าง ๆ

ผลการคำนวณและศึกษาด้วยแบบจำลองคอมพิวเตอร์ชี้ว่า สสารดังกล่าวสามารถจะก่อตัวเป็นโครงสร้างหลากหลายแบบ โดยส่วนใหญ่คล้ายกับอาหารจำพวกพาสต้า เช่น สปาเกตตีเส้นยาว แผ่นลาซานญาที่เรียงซ้อนกันเป็นชั้น หรือเป็นรังผึ้งแบบขนมวาฟเฟิล

ทีมผู้วิจัยเรียกสสารที่น่าจะมีความแข็งแกร่งมากที่สุดในจักรวาลนี้ว่า "นิวเคลียร์พาสต้า" (Nuclear Pasta) ซึ่งคุณสมบัติที่เหลือเชื่อของมันทำให้ภายในของดาวนิวตรอนไม่เป็นเนื้อเดียวสม่ำเสมอ เหมือนกับมีภูมิประเทศที่เป็นภูเขาสูงแฝงอยู่ใต้เปลือกผิวของดาว

สสารดังกล่าวยังอาจทำให้ดาวนิวตรอนปลดปล่อยคลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational wave) อย่างอ่อนออกมาได้ด้วย แม้จะยังไม่ชนหรือรวมตัวเข้ากับดาวนิวตรอนดวงอื่นก็ตาม