Странная система может содержать звезду из темной материи
Астрономы долгое время считали, что странная звездная система, которую наблюдал спутник Gaia Европейского космического агентства, была простым случаем звезды, вращающейся вокруг черной дыры. Но теперь два астронома оспаривают это утверждение, обнаружив, что данные свидетельствуют о чем-то гораздо более странном: возможно, о невиданном ранее типе звезд, состоящих из невидимой темной материи. Их исследование, которое еще не прошло рецензирование, было опубликовано 18 апреля на сервере препринтов arXiv. Сама система состоит из солнцеподобной звезды и, ну, еще чего-то. Звезда весит немного меньше Солнца (0,93 солнечной массы) и имеет примерно такой же химический состав, как и Солнце. Его загадочный компаньон намного массивнее — около 11 масс Солнца. Объекты вращаются друг вокруг друга на расстоянии 1,4 астрономических единицы, что примерно соответствует расстоянию, на котором Марс вращается вокруг Солнца, совершая полный оборот за 188 дней.
Чем может быть этот темный спутник? Одна из возможностей состоит в том, что это черная дыра. Хотя это легко соответствовало бы требованиям с точки зрения орбитальных наблюдений, у этой гипотезы есть проблемы. Черные дыры образуются в результате гибели очень массивных звезд, и для того, чтобы возникла такая ситуация, солнцеподобная звезда должна была сформироваться вместе с одним из этих монстров. Хотя этот сценарий не является полностью невозможным, он требует экстраординарной 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 — нечто гораздо более экзотическое, как 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 отдельной галактики. У нас до сих пор нет четкого представления о его идентичности. Большинство теоретических моделей предполагают, что темная материя плавно распределяется в каждой галактике, но есть модели, которые позволяют ей собираться в комки. Одна из этих моделей предполагает, что темная материя — это новый вид бозона. Бозоны — это частицы, переносящие силы природы; например, фотон — это бозон, несущий электромагнитную силу. Хотя мы знаем лишь об ограниченном наборе бозонов в Стандартной модели физики элементарных частиц, ничто, в принципе, не мешает Вселенной иметь гораздо больше видов. Эти виды бозонов не будут нести силы, но они все равно пропитают вселенную. Самое главное, чтобы они могли 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 получили новое название: бозонные звезды.
Бозонные звезды были бы полностью невидимы. Поскольку темная материя не взаимодействует с другими частицами или со светом, мы могли бы обнаружить их только по гравитационному влиянию на их окружение — как если бы обычная звезда вращалась вокруг бозонной звезды. Исследователи указали, что простая модель бозонной темной материи может произвести достаточное количество бозонных звезд, чтобы сделать этот результат в данных Gaia правдоподобным, и что замена предполагаемой черной дыры бозонной звездой может объяснить все данные наблюдений. Хотя маловероятно, что это на самом деле открытие бозонной звезды, авторы все же призывают к дальнейшим наблюдениям. Самое главное, эта уникальная система дает нам редкую возможность изучить поведение сильной гравитации, позволяя нам изучить общую теорию относительности Эйнштейна, чтобы увидеть, верна ли она. Во-вторых, если это бозонная звезда, эта система является идеальной экспериментальной установкой. Мы можем поиграть с нашими моделями бозонных звезд и посмотреть, насколько хорошо они могут объяснить орбитальную динамику этой системы, и использовать эту информацию, чтобы заглянуть в темные уголки Вселенной.
