Згідно з новими дослідженнями, у далекій зоряній системі схожа на сонце зірка обертається навколо невидимого об’єкта, який може бути першим прикладом “бозонної зірки”, яка складається з темної матерії.
Астрономи довго вважали, що особлива зоряна система, яку спостерігав супутник Європейського космічного агентства Gaia, була простим випадком зірки, що обертається навколо чорної діри. Але тепер двоє чеських астрономів оскаржують це твердження, виявивши, що дані свідчать про щось набагато дивніше: можливо, ніколи раніше не бачений тип зірки, що складається з невидимої темної матерії. Їхнє дослідження, яке ще не було рецензовано, було опубліковано 18 квітня на arXiv.
Сама система складається з сонцеподібної зірки і ще чогось. Зірка важить трохи менше Сонця (0,93 маси Сонця) і має приблизно такий самий хімічний вміст, як наша зірка. Його таємничий супутник набагато масивніший – близько 11 сонячних мас. Ці об’єкти обертаються один проти одного на відстані 1,4 астрономічних одиниць, приблизно на відстані, на якій Марс обертається навколо Сонця, здійснюючи повний оберт кожні 188 днів.
Чим міг бути цей темний супутник?
Однією з можливостей є те, що це чорна діра. Хоча це легко відповідало б вимогам з точки зору орбітальних спостережень, ця гіпотеза має проблеми. Чорні діри утворюються в результаті загибелі дуже масивних зірок, і щоб така ситуація виникла, схожа на сонце зірка мала б утворитися разом з одним із цих монстрів. Незважаючи на те, що цей сценарій не є абсолютно неможливим, цей сценарій вимагає надзвичайної кількості тонких налаштувань, щоб забезпечити відповідність і зберегти ці об’єкти на орбіті один навколо одного мільйони років.
Тому, можливо, цей темний орбітальний супутник є чимось набагато більш екзотичним, як припускають дослідники в новому дослідженні. Можливо, припускають вони, це згусток частинок темної матерії.
Темна матерія – це невидима форма матерії, яка становить переважну більшість маси кожної окремої галактики. Ми досі не маємо чіткого розуміння його ідентичності. Більшість теоретичних моделей припускають, що темна матерія рівномірно розподілена в кожній галактиці, але є моделі, які дозволяють їй накопичуватися в собі.
Одна з цих моделей припускає, що темна матерія є новим видом бозона. Бозони – це частинки, які переносять сили природи. Наприклад, фотон – це бозон, який переносить електромагнітну силу. Хоча ми знаємо лише про обмежений набір бозонів у Стандартній моделі фізики елементарних частинок, у принципі ніщо не заважає Всесвіту мати багато інших видів.
Такого роду бозони не будуть нести сили, але вони все одно просочуватимуть Всесвіт. Найголовніше, щоб вони мали здатність утворювати великі згустки. Деякі з цих згустків можуть бути розміром із цілі зоряні системи, але деякі можуть бути набагато меншими. Найменші згустки бозонної темної матерії можуть бути такими ж малими, як зірки, і ці гіпотетичні об’єкти отримали нову назву: бозонні зірки.
Бозонні зірки були б зовсім невидимі. Оскільки темна матерія не взаємодіє ні з іншими частинками, ні зі світлом, ми можемо виявити їх лише завдяки гравітаційному впливу на їх оточення – як якщо б звичайна зірка оберталася навколо бозонної зірки.
Дослідники відзначили, що проста модель бозонної темної матерії може створити достатню кількість бозонних зірок, щоб зробити цей результат у даних Gaia вірогідним, і що заміна передбачуваної чорної діри на бозонну зірку може пояснити всі дані спостережень.
Хоча малоймовірно, що це справді відкриття бозонної зірки, автори все ж закликають до подальших спостережень. Найважливіше те, що ця унікальна система дає нам рідкісну можливість вивчити поведінку сильної гравітації, дозволяючи нам вивчити теорію загальної теорії відносності Ейнштейна, щоб побачити, чи вона витримана.
По-друге, якщо це бозонна зірка, ця система є ідеальною експериментальною установкою. Ми можемо пограти з нашими моделями бозонних зірок і побачити, наскільки добре вони можуть пояснити орбітальну динаміку цієї системи та використати цю інформацію, щоб зазирнути в темні куточки Всесвіту.
