Невидимі зірки з темної матерії: вчені шукають джерело потужної гравітаційної хвилі

Минулого року вчені виявили гравітаційні хвилі від зіткнення найпотужніших чорних дір з колись зареєстрованих. Але тепер міжнародна група астрофізиків запропонувала екзотичну альтернативу — зіткнення могло статися між двома гіпотетичними бозонними зірками. Про це повідомляє New Atlas.

Гравітаційні хвилі — це брижі в самій тканині простору-часу, яку породжує одне з найпотужніших гравітаційних катаклізмів в космосі — найчастіше зіткненням двох чорних дір або нейтронних зірок. Неймовірно точні інструменти проекту LIGO/Virgo Collaboration (LVC) вловлюють ці хвилі, коли вони досягають Землі. Потім ці сигнали аналізуються, щоб дізнатися масу об'єктів, які брали участь у зіткненні.

З моменту першого відкриття у 2015 році виявили близько 50 сигналів гравітаційних хвиль, але одне було особливим. Вчені припустили, що сигнал GW190521 породив зіткнення двох об'єктів у 65 і 85 разів більша за масу Сонця. Об'єкт, який з'явився в результаті злиття, повинен був мати масу, як 142 Сонця, це відносить його до рідкісного класу чорних дір середньої маси (IMBHs).

За словами вчених, чорна діра такої маси значно більша, ніж маса чорної діри зоряної маси, але набагато менша, ніж надмасивна чорна діра.

Але група вчених висунула нове пояснення, яке більше відповідає заданим умовам — зіткнення бозонних зірок.

Як випливає з назви, бозонні зірки (якщо вони дійсно існують) переважно складаються з бозонів, одного з двох класів елементарних частинок. Звичайні зірки переважно складаються з іншого класу, відомого як ферміони. Бозонні зірки теоретично функціонуватимуть так само, як і чорні діри, втягуючи матерію з навколишнього простору завдяки потужній гравітації, але з однією важливою відмінністю.

Як відомо, навіть світло не може вирватися з чорної діри. Але у бозонних зірок немає цієї "точки неповернення", тому об'єкти не виглядатимуть чорними як смола, а скоріше прозорими і у більшості невидимими.

У новому дослідженні вчені змоделювали злиття бозонних зірок і виявили, що вони даватимуть сигнал, відповідний торішньому GW190521. Команда стверджує, що бозонні зірки надають точніше пояснення події, ніж чорні діри.

Проблема з теорією про зіткнення чорних дір полягає у тому, що маса однієї з цих дірок виходить за межі прийнятих категорій. Є чорні діри зоряної маси, що утворилися у результаті колапсу зірок, їх маса становить від 5 до 20 Сонць. Потім йдуть чорні діри середньої маси від 100 до 10 тис сонячних мас. Але об'єкт з 85 сонячними масами ніяк не вписується в цей діапазон, що і спантеличило вчених.

Гіпотеза з бозонними зірками усуває цю невідповідність.

"По-перше, ми більше не говоримо про чорні діри, які зіштовхуються, що усуває проблему з невідповідною чорною дірою. По-друге, оскільки злиття бозонних зірок набагато слабше, ми отримуємо ближчу відстань між об'єктами, ніж спочатку оцінювалося. Це призводить до набагато більшої маси утвореною чорної діри, близько 250 сонячних мас, і той факт, що ми стали свідками виникнення чорної діри середньої маси, залишається вірним", — говорить автор дослідження Хуан Кальдерон Бустільо.

Хоча команда стверджує, що це може бути першим свідченням існування бозонних зірок, зараз ідея все ще залишається теорією. Для вивчення такої можливості будуть потрібні майбутні дослідження і поліпшене моделювання.