Spökstjärnor. Forskare om otroliga rymdobjekt

Innehållsförteckning:

Spökstjärnor. Forskare om otroliga rymdobjekt
Spökstjärnor. Forskare om otroliga rymdobjekt
Anonim

Allmän relativitet föreskriver förekomsten av stjärnor gjorda av antimateria, stabila bosoner och mörk materia. Men de har ännu inte hittats. Flera vetenskapliga grupper har föreslagit hur sådana ovanliga föremål kan se ut och hur många det finns i vår galax.

Anti-stjärnor

Enligt moderna koncept, i de första stunderna efter Big Bang, följdes bildandet av varje partikelämne av uppkomsten av samma, men motsatt laddade partikel av antimateria. De lockade till varandra, de förintade, men ämnet visade sig vara en miljarddel mer. Hela den materiella delen av kosmos bildades av den.

Det är emellertid möjligt att oförstörda klumpar av antimateria fanns kvar i universum. Dessutom, under miljarder år, kunde de kombinera till anti-stjärnor. De ska se ut som vanliga stjärnor med bara en skillnad - när partiklar av materia, till exempel väteatomer, träffar dem, kommer karakteristiska pulser av gammastrålning att dyka upp på grund av förintelse.

Forskare vid Institute for Astrophysics and Planetary Research vid University of Toulouse föreslår att man letar efter antistjärnor för sådana gammastrålningsutbrott. Av de 5787 strålningskällor som spelats in över tio år av Fermi gammastrålteleskop och listade i LAT (Large Area Telescope) katalogen, valdes oidentifierade och med ett spektrum som är kompatibelt med utplåning av baryoner och antibaryoner.

Det fanns 14 stycken. Genom att kombinera beräkningarna med modellering av antistjärnans tillkomst fick forskarna den övre gränsen för antalet sådana föremål i vår galax-2,5 x 10-6. Det vill säga för en miljon vanliga stjärnor finns det inte mer än 2,5 antistjärnor, förutsatt att de ser ut som vanliga stjärnor.

Hur som helst, författarna betonar: det finns fortfarande ingen tillförlitlig information om antimateria i universum, och alla konstruktioner är rent teoretiska.

Image
Image

Plats för 14 potentiella antimateriestjärnor i vår galax

Stjärnor i mörk materia

Det uppskattas att mörk materia står för cirka 85 procent av det materiella universum. Men mörk materia kan inte detekteras eftersom den inte absorberar, reflekterar eller avger elektromagnetisk strålning. Det är känt från astronomiska observationer att en viss dold massa förändrar stjärnornas banor i galaxer, men ingen har ännu registrerat partiklarna som utgör denna dolda massa.

En av hypoteserna förutsätter att mörk materia inte är jämnt fördelad över galaxen, utan är ett skalfält med "klumpar" - ett slags "mörka stjärnor" som består av "darkinos" eller "dark fermions".

Nyligen föreslog italienska forskare från International Center for Relativistic Astrophysics in Pescara (ICRANet) att inte ett supermassivt svart hål utan en kärna av mörk materia finns i mitten av vår galax. Enligt deras åsikt är det lättare att förklara avvikelserna i omloppshastigheterna i Vintergatans yttre områden, liksom beteendet hos konstiga föremål som kretsar runt galaxens mitt, de så kallade G- källor.

De har en mycket långsträckt bana, de drar ihop sig, sträcker sig sedan och förlängs. Man tror att dessa är gas- och dammmoln med stjärnor som ligger inuti dem.

Med hjälp av exemplet på banorna i en av dessa källor - G2 - och S2 -stjärnan har astrofysiker från ICRANet visat att dessa föremål upplever motstånd när de rör sig, och detta överensstämmer inte med modellen med svarta hål. Som ett resultat uppstod en hypotes om en blodpropp av mörk materia i galaxens centrum. I utkanten blir det väldigt tunt, upp till diffus koncentration.

Forskarna tror att under vissa förhållanden - överskrider den kritiska massan - en blodpropp av mörk materia kollapsar gravitationellt till ett supermassivt svart hål. Trots sin exotism förklarar denna hypotes väl ett av kosmologins mysterier - det snabba uppträdandet av ett stort antal supermassiva svarta hål i det tidiga universum.

Image
Image

Omlopp för föremål G som kretsar kring ett supermassivt svart hål i mitten av vår galax (indikerat med ett vitt kors)

Bosoniska stjärnor

Enligt fysikens standardmodell är partiklar av två typer: fermioner, som utgör materiens byggstenar, och bosoner, som styr interaktioner, krafter som låter fermioner komma samman eller omvänt få dem att flyga isär i olika riktningar. Alla naturliga processer är baserade på dessa interaktioner - från kärnkraftsförfall till ljusets brytning, inklusive kemiska reaktioner.

Vanliga stjärnor är klumpar av fermioner - protoner, neutroner, elektroner. Men rent teoretiskt kan du föreställa dig bosoner - fotoner, gluoner, Higgs -bosoner eller andra, ännu okända kvantpartiklar.

Tidigare i år antog amerikanska astrofysiker att källan till röntgenstrålar som härrör från en grupp närliggande neutronstjärnor som kallas de magnifika sju kan vara axioner - bosoner, föreslagna vid ett tillfälle för att förklara kränkningen av CP -symmetri - interaktionens symmetri mellan partiklar och antipartiklar.

Axioner är hypotetiska partiklar som är en miljard gånger lättare än protoner och inte interagerar med vanligt material, så de kan inte detekteras ens med de mest exakta instrumenten. Dessa är huvudkandidaterna för partiklar i mörk materia.

Det förväntas att axioner i ett magnetfält kommer att förfalla till fotonerpar, därför föreslås det att söka efter dem med överskott av strålning. Detta observeras verkligen hos vissa neutronstjärnor och vita dvärgar med starka magnetfält.

Image
Image

Elementarpartiklar

Verkliga bosoniska stjärnor som skapas genom ackumulering av kvantpartiklar avger dock inte - kärnfusionsreaktioner förekommer inte där. Enligt forskare är sådana föremål helt osynliga. Men till skillnad från svarta hål är de transparenta: det finns ingen absorberande yta som skulle stoppa fotoner, och det finns ingen händelsehorisont - en gräns över vilken ljus inte slipper ut.

Forskarna spekulerar i att bosoniska stjärnor kan omges av en roterande ring av plasma, som liknar ackretionsskivan i ett svart hål. I så fall är bosoniska stjärnor som en lysande munk med ett mörkt område inuti - ungefär som det M87 * svarta hålet som fångas av Event Horizon -teleskopet, men med ett mycket mindre mörkt område än skuggan av ett svart hål av samma massa.

Svarta dvärgar

Bland de ännu inte upptäckta men teoretiskt möjliga rymdobjekten finns det fler verkliga. Det är till exempel känt att när stjärnor som solen tar slut på bränsle för inre reaktioner blir de till vita dvärgar - mycket kompakta sfärer som är lika stora som jorden, där varje kubikcentimeter väger cirka ett ton.

Vita dvärgar fortsätter att lysa av tröghet, men efter några miljarder år kommer de att svalna helt och förvandlas till svarta dvärgar - de avger inte i det synliga området. Detta är det sista steget i utvecklingen av stjärnmaterial. Man tror att sådana kylda stjärnor nödvändigtvis kommer att dyka upp i universum, men deras tid har ännu inte kommit.

Rekommenderad: