Ученые вычислили прозрачную бозонную звезду
В своей статье астрофизик Гектор Оливарес из Университета Радбауд в Нидерландах и Университета Гете в Германии и его коллеги рассчитали, как может выглядеть бозонная звезда, и чем она будет отличаться от аккрецирующей черной дыры.
Бозонные звезды — одни из самых странных теоретических объектов, не похожих на обычные звезды, если не считать их шарообразную форму. Если звезды, к которым мы привыкли, состоят из частиц, называемых фермионами (протонов, нейтронов, электронов), то бозонные звезды состоят только из бозонов. Эти частицы, включая фотоны, глюоны и знаменитый бозон Хиггса, не подчиняются тем же законам физики, которым следуют фермионы.
Фермионы подчиняются принципу исключения Паули — две идентичные частицы не могут занимать одно и то же место в пространстве. А бозоны могут накладываться друг на друга, действуя как одна большая частица или волна материи. Это известный факт, проверенный в ходе лабораторных экспериментов. При этом, кстати, был получен конденсат Бозе-Эйнштейна.
В случае бозонных звезд частицы, из которых они состоят, можно сжать в пространстве. При правильном расположении бозонов это «скалярное поле» может оказаться весьма стабильным. Но в теории. Бозоны с массой, необходимой для образования подобной структуры, не говоря уже о массе сверхмассивной черной дыры, еще только предстоит обнаружить.
Бозонные звезды не имеют ядер и не испускают излучение. Они просто висят в космосе и совершенно невидимы, из-за чего очень похожи на черные дыры. Но, в отличие от черных дыр, бозонные звезды должны быть прозрачными — у них нет поглощающей поверхности, которая останавливала бы фотоны, и у них нет горизонта событий. При этом траектория фотонов может немного искривляться под действием гравитации. При этом некоторые бозонные звезды могут иметь вращающиеся кольца плазмы, что очень напоминает аккреционный диск черной дыры — светящийся пончик с темным центром.
Оливарес и его коллеги смоделировали динамику этих плазменных колец и сравнили их с аккреционным диском черной дыры. Плазма бозонных звезд должна эволюционировать во времени и формировать различные структуры, а тень от бозонной звезды будет значительно меньше, чем тень от черной дыры той же массы.
Команда ученых надеется обнаружить бозонные звезды, для чего при расчетах учитывались технические возможности и ограничения телескопа Event Horizon. Такая находка «будет означать, что космологические скалярные поля существуют и играют важную роль в формировании структур во Вселенной», — говорит Оливарес. Возможно, ученые уже наблюдали бозонные звезды, но приняли их за черные дыры. Теперь находки будут изучены заново.