Астрономы долгое время считали, что странная звездная система, обнаруженная спутником Gaia Европейского космического агентства, была всего лишь простым случаем звезды, вращающейся вокруг черной дыры.
Но теперь два астронома оспаривают это утверждение, обнаружив, что доказательства указывают на нечто очень странное: возможно, на невиданный ранее тип звезды, состоящей из невидимой темной материи. Их статья, которая еще не прошла рецензирование, была опубликована 18 апреля на сервере препринтов. arXiv.
Сама система состоит из солнцеподобной звезды и чего-то еще. Звезда весит немного меньше Солнца (0,93 массы Солнца) и имеет примерно такой же химический состав, как и Солнце. Его таинственный спутник гораздо крупнее — около 11 солнечных масс. Объекты вращаются друг вокруг друга на расстоянии 1,4 астрономических единицы, что примерно соответствует расстоянию, на котором Марс вращается вокруг Солнца, совершая полный оборот каждые 188 дней.
Связанный: Что такое темная материя?
Кем может быть этот темный спутник? Одна из возможностей состоит в том, что это черная дыра. Хотя это легко соответствовало бы всем требованиям с точки зрения орбитальных наблюдений, эта гипотеза сталкивается с проблемами. Черные дыры образуются в результате гибели очень массивных звезд, и для возникновения такой ситуации должна образоваться солнцеподобная звезда в компании одного из этих монстров. Хотя этот сценарий не совсем невозможен, он потребует необычайно тонкой настройки, чтобы совпадение произошло и чтобы эти объекты оставались на орбите друг вокруг друга в течение миллионов лет.
Так что, возможно, этот спутник на темной орбите является чем-то еще более экзотическим, предполагают исследователи в новом исследовании. Возможно, предполагают они, это скопление частиц темной материи.
Темная материя — это невидимая форма материи, которая составляет большую часть массы каждой галактики. У нас до сих пор нет твердого понимания ее личности. Большинство теоретических моделей предполагают, что темная материя плавно распределяется по каждой галактике, но есть модели, позволяющие ей собираться на самой себе.
Одна из таких моделей предполагает, что темная материя — это новый тип бозона. Бозоны — это частицы, переносящие силы природы. Например, фотон — это бозон, переносчик электромагнитной силы. Хотя в Стандартной модели физики элементарных частиц нам известен только конечный набор бозонов, в принципе нет ничего, что мешало бы Вселенной иметь гораздо больше видов.
Эти типы бозонов не будут нести силы, но они все равно пропитают вселенную. Самое главное, они будут иметь возможность образовывать большие комки. Некоторые из этих скоплений могут быть размером с целые звездные системы, но некоторые могут быть намного меньше. Мельчайшие сгустки бозонной темной материи могут быть такими же маленькими, как звезды, и эти гипотетические объекты получают новое название: бозонные звезды.
Бозонные звезды были бы совершенно невидимы. Поскольку темная материя не взаимодействует с другими частицами или со светом, мы могли обнаружить ее только по гравитационному воздействию на ее окружение — как если бы это была обычная звезда, вращающаяся вокруг бозона.
Исследователи отметили, что простая бозонная модель темной материи может дать достаточное количество бозонных звезд, чтобы сделать этот результат в данных Gaia правдоподобным, и что замена предполагаемой черной дыры звездным бозоном может объяснить все данные наблюдений.
Хотя маловероятно, что это на самом деле открытие бозонной звезды, авторы все же призывают к дальнейшим наблюдениям. Важно отметить, что эта уникальная система дает нам редкую возможность изучить поведение сильной гравитации, позволяя нам исследовать поведение Эйнштейна. Общая теория относительности посмотреть, выдержит ли. Во-вторых, если это бозонная звезда, эта система является идеальной экспериментальной установкой. Мы можем поиграть с нашими моделями бозонных звезд и посмотреть, как они могут объяснить орбитальную динамику этой системы, и использовать эту информацию, чтобы заглянуть в темные уголки Вселенной.
Первоначально опубликовано на LiveScience.com.
