Вселенське чудовисько. Учені вперше виявили бозонну зірку з темної матерії

Як вчені виявили бозонну зірку

Група чеських дослідників засумнівалася в тому, що зірка і чорна діра могли утворити парну зоряну систему, яку ми можемо спостерігати.

Роботу опубліковано на сайті препринтів ArXiv.

В основі дослідження — супутник Gaia Європейського космічного агентства, який намагається скласти карту галактики.

Ціла армія астрономів із різних дослідницьких команд аналізує величезні масиви даних, які транслює на Землю Gaia.

Саме у такий спосіб чеські дослідники натрапили на дивовижну зоряну систему. Раніше вважалося, що зірка розміром із Сонце обертається там навколо маленької чорної діри.

Але параметри системи виявилися занадто дивними.

Чорні діри утворюються зі справді масивних зірок. Наше Сонце і подібні до нього зірки не відповідають вимогам «справді масивних» зірок. Дослідники ґрунтують своє твердження на тому, що утворення бінарної системи між зіркою, подібною до Сонця, та зіркою, достатньо великою для утворення чорної діри, надзвичайно малоймовірне — саме це мало би статися, щоб отримати результат, виявлений у даних Gaia.

Автори роботи припускають, що баланс гравітації, необхідний для утримання двох таких зірок разом без зіткнення одна з одною або спірального розльоту, занадто складний, щоб бути ймовірним.

Вчені вважають, що замість чорної діри загадковим темним об'єктом у цій системі двох тіл є так звана бозонна зірка — абсолютно гіпотетичний об'єкт, що повністю складається з темної матерії.

Що таке бозонна зірка

Бозонна зірка — гіпотетичний астрономічний об'єкт, що складається з бозонів (на відміну від звичайних зірок, які складаються переважно з ферміонів).

Для того щоб такі зірки могли функціонувати, мають існувати стабільні бозони, що мають малу масу.

Досі немає вагомих підстав припускати, що подібні зірки існують, а єдиним відомим стабільним бозоном є фотон — безмасова частинка, яка завжди переміщається зі швидкістю світла.

Однак прихильники теорії бозонних зірок вважають, що вони могли формуватися внаслідок гравітаційного колапсу на початкових стадіях розвитку Всесвіту після Великого вибуху.

Є також вельми радикальна теорія про те, що надмасивна бозонна зірка може перебувати в центрі Всесвіту, і це може пояснити багато спостережуваних властивостей активних ядер галактик. Однак прихильників у такої теорії в кращому разі одиниці.

Вчені, які активно вивчають теорію про темну матерію, вважають, що існування бозонних зірок могло б закрити в цій теорії багато «дірок».

Що означає таке відкриття?

Згідно з тим, що ми знаємо про механіку формування зоряних систем, надзвичайно малоймовірно, щоб дует чорної діри і зірки, схожої на Сонце, утворився від самого початку.

Саме тому автори роботи говорять про бозонну зірку.

І якщо вони мають рацію, це буде фундаментальне відкриття.

Бозонні зірки, якщо вони дійсно існують, мають являти собою колосальну концентрацію темної матерії.

Саме тієї, яка за гіпотетичними розрахунками має становити більшу частину Всесвіту і яку ми досі ніяк не можемо виявити.

Згідно з домінантною гіпотезою на поточний момент, темна матерія складається з бозонів.

Ми вже зустрічалися з бозонами — фотони (частинки світла), глюони (частинки сили) і бозон Гіґґса (часто званий «частинкою Бога») — усе це вже відомі бозони.

Але згідно з теорією, на яку спирається передбачуване існування бозонних зірок, бозони темної матерії поводитимуться дещо інакше.

Вони б просто ніби пронизували Всесвіт, а в місцях їхнього «нагромадження» могли б виникати бозонні зірки.

На думку оглядача Popular Mechanics Джекі Аппел, головна проблема з чеською гіпотезою про бозонну зірку полягає якраз у тому, що йдеться про нагромадження однієї не доведеної гіпотези (про бозонні зірки) на іншу не доведену гіпотезу (про темну матерію, що складається з бозонів).

Але сама система, ймовірно, заслуговує на подальше вивчення, незалежно від того, виявиться вона вогнищем темної матерії чи ні, вважає Аппел.

Можливо, її детальне вивчення дасть змогу дізнатися більше про формування зоряних систем. Можливо, ми дізнаємося більше про темну матерію. Можливо, і те, і інше. Але ми безумовно щось дізнаємося, підсумовує оглядач.