Невидимые звезды-бозеновы могут взрываться вокруг нас: новое исследование

Как выглядит всплеск волн темной материи?
NASA

Бозонные звезды — предполагаемые крупные объекты, состоящие из невидимой темной материи. Астрофизики попытались выяснить, что происходит, когда они достигают конца своего жизненного цикла. Похоже, в этот момент случается мощный взрыв, похожий на сверхновую, только невидимый — бозенова.

Темная материя — загадочная субстанция, составляющая более 85% массы почти всех галактик во Вселенной. Астрономы нашли множество доказательств ее существования, и все они зависят от гравитационного влияния темной материи на обычную материю. Пока людям не удалось обнаружить присутствие темной материи каким-либо другим способом, поэтому вопрос о том, какая частица отвечает за темную материю, остается открытым.

Долгие годы считалось, что частица темной материи тяжелая, — возможно, даже массивнее, чем протоны и нейтроны. Но поиски взаимодействия между тяжелой темной материей и обычной материей не дали результатов, поэтому сейчас теоретики обращаются к моделям, в которых темная материя чрезвычайно легка. В самых экстремальных моделях легкая темная материя может быть в миллиарды раз легче нейтрино, которая в 500 000 раз легче электрона.

Если у темной материи столь малая масса, она будет вести себя неожиданным образом. Вместо того чтобы носиться по космосу, как частицы, материя будет перемещаться по нему, как волны. Волны могут также собираться в плотные комки, они же бозонные звезды, — если темная материя представляет собой разновидность бозонов.

Бозонные звезды будут поддерживать равновесие за счет взаимодействия двух конкурирующих сил. С одной стороны, это гравитация, когда масса темной материи постоянно стремится стянуть звезду в более плотный комок. Но темная материя обладает энергией, которая противостоит гравитационному притяжению, формируя стабильную звезду, которая будет совершенно невидимой.

По мере старения бозонной звезды она будет медленно набирать массу — либо за счет накопления новой темной материи, либо за счет слияния с другими бозонными звездами. В конце концов, масса звезды увеличится до критической точки, когда энергия темной материи уже не сможет противостоять гравитационному притяжению, и бозонная звезда начнет разрушаться.

Поначалу ничего катастрофического не произойдет, но по мере сжатия темной материи отдельные частицы начнут сталкиваться друг с другом, выделяя энергию. Энергия взрыва высвобождается в виде высокоэнергетических частиц с большой скоростью, улетающих от бозонной звезды. Однако эти частицы будут невероятно легкими, поэтому будут выглядеть как всплеск волн темной материи, испускаемых умирающей бозонной звездой.

Реклама
Реклама

Подобное происходит, когда обычные звезды умирают в сверхновых и выбрасывают огромное количество фотонов — частиц света. Но фотоны не обладают массой, и проявляются как световые волны. В отличие от этого, гипотетическая бозенова была бы совершенно невидимой. Бозеновы могут происходить даже вблизи нашей Солнечной системы, и мы никогда не узнаем об этом.

Обнаружить такой взрыв можно только с помощью детекторов, предназначенных для поиска сверхлегкой темной материи. Бозенова для них будет выглядеть как всплеск темной материи, идущий с определенного направления в небе, подобно тому, как традиционная сверхновая звезда выглядит как всплеск света. Теперь исследователи надеются, что в ходе экспериментов удастся обнаружить следы этих мимолетных сигналов, пишет Live Science.

Реклама