Бозонная звезда может находиться рядом с нами. Узнайте, что это такое и как она связана с темной материей.

Когда вы взглянете на ночное небо, перед вами откроется зрелище миллионов сияющих звезд с различной яркостью. Тем не менее, ученые предполагают, что космос может содержать невидимые бозонные звезды, состоящие из экзотической формы материи, которая не излучает свет, сообщает Space.

Частицы темной материи

Согласно современным представлениям о Вселенной, основная часть материи в ней состоит из темной материи. Существует множество косвенных свидетельств о существовании этой формы материи. Ученые полагают, что темная материя представляет собой некую пока еще не обнаруженную частицу, однако прямые доказательства этого отсутствуют.

На протяжении последних примерно 20 лет исследователи считали, что темная материя — это гипотетическая частица вимп или слабо взаимодействующая массивная частица. Предполагалось, что эта новая частица будет иметь массу, сопоставимую с самой тяжелой частицей во Вселенной, то есть истинным кварком. Однако вимп по-прежнему остается невидимой частицей, поскольку она крайне редко взаимодействует с обычной материей. Долгие поиски частицы вимп не принесли результатов.

Поэтому ученые выдвинули гипотезу, что темная материя может быть еще одной гипотетической частицей под названием аксион. Эта частица была введена для решения проблемы, связанной с сильным взаимодействием, одной из четырех основных сил природы. Наблюдения показывают, что сильное взаимодействие подчиняется двум ключевым симметриям во Вселенной: заряду и четности. Это означает, что если изменить заряды всех частиц на противоположные значения и посмотреть на реакцию в зеркальном отражении, результат останется прежним.

Тем не менее, теоретически не существует никаких оснований полагать, что сильное взаимодействие должно подчиняться этим симметриям. Физики попытались решить эту проблему, добавив новый параметр в уравнения и установив его равным нулю, но это не помогло. Затем ученые пришли к выводу, что, возможно, этот параметр представляет собой новое квантовое поле, и взаимодействие с этим полем естественным образом создает симметрию. Это и есть аксион, который решает проблему симметрии.

Если аксионы действительно существуют, они идеально подходят для роли темной материи, так как их должно быть огромное количество, и они очень редко взаимодействуют с обычной материей, если вообще это происходит. Однако у аксионов есть и другие интересные характеристики.

Бозонные звезды

Физики считают, что эти частицы очень легкие. Их масса должна быть в триллионы раз меньше, чем у самой легкой частицы во Вселенной — нейтрино. Поэтому квантово-волновая природа аксионов должна проявляться на макроскопических масштабах. Хотя с каждой частицей также связана волна, о ней обычно не задумываются, если это не касается субатомных квантовых систем. Однако аксионы могут распространять свою длину волны по всей галактике.

Кроме того, физики полагают, что аксионы являются бозонами. Это тип частиц, которые могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. То есть их можно разместить в любом объеме в неограниченном количестве. Таким образом, бозоны похожи на фотоны, но отличаются от других частиц, таких как электроны, которые могут занимать определенный объем только в ограниченном количестве.

Эти два свойства аксионов указывают на то, что они могут быть очень сильно сжаты до невероятно высокой плотности, притягиваясь своей собственной гравитацией. Ученые считают, что они могут образовать своего рода звезду. Но эта звезда полностью невидима, так как она не излучает свет и не взаимодействует с другими объектами.

Такие звезды называют бозонными звездами, аксионными звездами и темными звездами. Считается, что они могут быть размером с обычную звезду, но также могут быть настолько огромными, что охватывают все ядро галактики.

С одной стороны, обнаружить бозонную звезду крайне сложно, если только она не находится в пределах Солнечной системы или не проходит через Землю, чтобы аксионы могли быть замечены земными детекторами. С другой стороны, бозонные звезды могут делать все возможное для того, чтобы их обнаружили. Например, они могут влиять на термоядерный синтез в ядрах обычных звезд или взрываться, как сверхновые.