Если сжать горсть песка до размеров булавочной головки, он превратится в камень. Но если сжать ещё сильнее — до плотности атомного ядра, — песчинки потеряют свою форму. Протоны и нейтроны растворятся, и вещество станет похожим на суп из свободных кварков. В недрах нейтронных звёзд давление как раз такое, что этот суп может загустеть: кварки начинают слипаться попарно, как капли ртути на стекле, и образуют единую сверхтекучую жидкость. Это и есть цветовая сверхпроводимость — состояние, в котором кварки движутся без трения.
Физики изучили особый вид такой материи — цвет-аромат-запертую (CFL) фазу, где все три сорта кварков спариваются в симметричном порядке. В обычном ядерном веществе нейтроны со временем распадаются, и звезда держится только за счёт гравитации. Но в CFL-фазе кварковый клей настолько прочен, что звезда может сохранять форму без внешнего давления — как капля воды в невесомости. Авторы рассчитали, при каких силах притяжения и отталкивания между кварками такая капля не схлопывается и не разлетается.
Оказалось, что в рамках модели НИЛ — рабочей схемы для описания кварковых взаимодействий — существует целая область параметров, где CFL-материя стабильнее обычного ядерного вещества. Это значит, что компактные объекты могут быть не нейтронными, а кварковыми звёздами от коры до центра. Такой сценарий укладывается в данные наблюдений: и сверхмассивный компонент в слиянии гравитационных волн GW190814 (около 2,6 масс Солнца), и сверхлёгкий объект в остатке сверхновой HESS J1731-347 (0,77 массы Солнца) получают естественное объяснение. Первый — это тяжёлая кварковая звезда, второй — лёгкая, но всё ещё самосвязанная.
Работа не утверждает, что такие звёзды точно существуют, но показывает: известные аномалии в массах компактных объектов перестают быть аномалиями, если допустить, что вещество в них перешло в CFL-фазу. Это как найти недостающую деталь пазла — и вдруг увидеть целую картину.
Кварковая звезда размером с город (около 10 км) может весить в полмиллиона раз больше Земли, но при этом оставаться стабильной без сжатия гравитацией — её держит внутреннее давление кваркового «клея».
В романе «Кварковый сон» (яп. クォークの夢) звёзды из странной материи служат маяками для межзвёздной навигации — их невозможно спутать с обычными нейтронными звёздами из-за уникального спектра.