Астрономы считают, что впервые обнаружили звезду из темной материи

Согласно новым исследованиям, в далекой звездной системе похожая на солнце звезда вращается вокруг невидимого объекта, который может являться первым примером "бозонной звезды", состоящей из темной материи.

Астрономы долго считали, что особая звездная система, наблюдаемая спутником Европейского космического агентства Gaia, была простым случаем звезды, вращающейся вокруг черной дыры. Но теперь двое чешских астрономов обжалуют это утверждение, обнаружив, что данные свидетельствуют о чем-то намного удивительнее: возможно никогда раньше не виденный тип звезды, состоящий из невидимой темной материи. Их исследование, которое еще не было рецензировано, было опубликовано 18 апреля на arXiv.

Сама система состоит из солнцевидной звезды и еще чего-нибудь. Звезда весит чуть меньше Солнца (0,93 массы Солнца) и имеет примерно такое же химическое содержание, как наша звезда. Его таинственный спутник гораздо более массивный – около 11 солнечных масс. Эти объекты вращаются друг против друга на расстоянии 1,4 астрономических единиц, примерно на расстоянии, на котором Марс вращается вокруг Солнца, совершая полный оборот каждые 188 дней.

Чем мог быть этот тёмный спутник?

Одной из возможностей является то, что это черная дыра. Хотя это легко отвечало требованиям с точки зрения орбитальных наблюдений, эта гипотеза имеет проблемы. Черные дыры образуются в результате гибели очень массивных звезд, и чтобы такая ситуация возникла, похожая на солнце звезда должна образоваться вместе с одним из этих монстров. Несмотря на то, что этот сценарий невозможен, этот сценарий требует чрезвычайного количества тонких настроек, чтобы обеспечить соответствие и сохранить эти объекты на орбите друг вокруг друга миллионы лет.

Поэтому, возможно, этот темный орбитальный спутник является гораздо более экзотическим, как предполагают исследователи в новом исследовании. Может быть, предполагают они, это сгусток частиц черной материи.

Темная материя – это невидимая форма материи, составляющая подавляющее большинство массы каждой отдельной галактики. У нас до сих пор нет четкого понимания его идентичности. Большинство теоретических моделей предполагают, что темная материя равномерно распределена в каждой галактике, но есть модели, позволяющие ей скапливаться в себе.

Одна из этих моделей предполагает, что черная материя является новым видом бозона. Бозоны – это частицы, переносящие силы природы. К примеру, фотон – это бозон, который переносит электромагнитную силу. Хотя мы знаем только об ограниченном наборе бозонов в стандартной модели физики элементарных частиц, в принципе ничто не мешает Вселенной иметь много других видов.

Такого рода бозоны не будут нести силы, но они все равно будут пропитывать Вселенную. Самое главное, чтобы они обладали способностью образовывать большие сгустки. Некоторые из этих сгустков могут быть размером с целые звездные системы, но некоторые могут быть гораздо меньше. Наименьшие сгустки бозонной темной материи могут быть столь же малы, как звезды, и эти гипотетические объекты получили новое название: бозонные звезды.

Бозонные звезды были бы совсем невидимы. Поскольку темная материя не взаимодействует ни с другими частицами, ни со светом, мы можем обнаружить их только благодаря гравитационному воздействию на их окружение, как если бы обычная звезда вращалась вокруг бозонной звезды.

Исследователи отметили, что простая модель бозонной темной материи может создать достаточное количество бозонных звезд, чтобы сделать этот результат в данных Gaia вероятным, и что замена предполагаемой черной дыры бозонной звездой может объяснить все данные наблюдений.

Хотя маловероятно, что это открытие бозонной звезды, авторы все же призывают к дальнейшим наблюдениям. Самое важное, что эта уникальная система дает нам редкую возможность изучить поведение сильной гравитации, позволяя нам изучить теорию общей теории относительности Эйнштейна, чтобы увидеть, выдержана ли она.

Во-вторых, если это бозонная звезда, то эта система является идеальной экспериментальной установкой. Мы можем поиграть с нашими моделями бозонных звезд и увидеть, как хорошо они могут объяснить орбитальную динамику этой системы и использовать эту информацию, чтобы заглянуть в темные уголки Вселенной.