Обычное вещество состоит из атомов, а атомы — из ядер и электронов. Но в нейтронной звезде гравитация сжимает материю так сильно, что электроны вдавливаются в протоны, и почти всё превращается в плотную упаковку нейтронов. Это похоже на одно огромное атомное ядро размером с город. А что, если сжать ещё сильнее? Тогда нейтроны начнут разваливаться на свои составные части — кварки. Получается нечто вроде горячего «супа» из свободных кварков, который существует только в самых глубоких недрах.
Авторы работы попробовали смоделировать этот переход от нейтронной «каши» к кварковому супу. Они взяли за основу теорию, похожую на описание сверхпроводимости: кварки могут объединяться в пары — дикварки. Но одних пар мало. Чтобы звезда не провалилась сама в себя под собственной тяжестью, нужна дополнительная жёсткость. Её дают частицы-переносчики взаимодействия — векторные мезоны. Это как добавить в тесто не только муку и воду, но и твёрдые орехи, которые не дают ему растечься. В результате уравнение состояния — закон, связывающий давление и плотность, — становится достаточно крутым, чтобы удержать массу более двух Солнц.
Расчёты показали, что если нейтронная звезда тяжелее примерно двух Солнц, в её центре плотность превышает четыре ядерных плотности. Это как если бы каждый кубик размером с песчинку весил миллиард тонн. Радиус такой звезды — около двенадцати километров, а внутри прячется кварковое ядро. Эти цифры хорошо согласуются с реальными наблюдениями: самые массивные из известных нейтронных звёзд как раз подходят под такое описание.
Плотность в центре такой звезды настолько велика, что чайная ложка её вещества весила бы больше, чем все горы на Земле вместе взятые.
В романе «Яйцо дракона» Роберта Форварда описана жизнь на нейтронной звезде, где существа из ядерной материи живут в миллион раз быстрее людей.