Сблъсък на два екзотични компактни обекта, известни като бозонни звезди предлага международен екип учени като алтернативно обяснение за произхода на гравитационния вълнов сигнал GW190521.
Хипотетичните звезди са сред най-простите предложени екзотични компактни обекти и представляват добре обосновани кандидати за тъмна материя.
В рамките на тази интерпретация екипът дава оценка масата на новата съставна част на тези звезди - ултра лек бозон с маса милиарди пъти по-малка от тази на електрона.
Техният анализ е публикуван в списание Physical Review Letters на 24 февруари 2021 г.
Гравитационните вълни са вълни в тъканта на пространство-времето, които се движат със скоростта на светлината. Предсказани в Общата теория на относителността на Айнщайн, те произхождат от най-мащабните събития на Вселената и носят информация за своите източници. От 2015 г. усъвършенстваните детектори на Лазерно-интерферометричната гравитационно-вълнова обсерватория (LIGO) в САЩ и Virgo в Италия са наблюдавали около 50 сигнала на гравитационните вълни, възникнали при сливането на две от най-загадъчните образувания във Вселената - черните дупки и неутронните звезди.
На 21 май 2019 г. вълничките в пространството на гравитационната вълна GW190521 преминаха през Земята и бяха открити от ултра-чувствителните детектори от LIGO в САЩ и Virgo в Италия. Оказаха се гравитационни вълни, причинени от най-силния сблъсък на черни дупки, виждани някога, едината 85 пъти, а другият 66 пъти масата на Слънцето - "сливането" създаде още по-масивна черна дупка, около 142 пъти масата на Слънцето.
Този сигнал бе определен за първият член, откриван някога от ново семейство черни дупки - черни дупки със средна маса. Това откритие бе от първостепенно значение, тъй като подобни черни дупки отдавна се считаха за липсващото звено между черните дупки със звездна маса, образуващи се от колапса на звезди, и свръхмасивните черни дупки, които се крият в центъра на почти всяка галактика.
Поне така си мислеха досега - две много масивни сблъскващи се астрофизични черни дупки. Но сега международен екип астрономи предлага друг източник: не сблъскване и сливане на черни дупки, а ... чудовища, известни още като бозонни звезди или Прока звезди. Бозоните са елементарни частици, които носителите на силата на природните взаимодействия - такива са фотоните за електромагнитното взаимодействие, глуоните за силното взаимодействие, W и Z бозоните за слабото взаимодействие и може би също така все още хипотетичните гравитони за гравитацията. Всички бозони имат цяло число спин, 0, 1, 2 и т.н ..., докато фермионите (като електрони, протони и неутрони) имат полуцял спин например 1/2, 3/2, 5/2 и т.н ...
Гравитационната вълна GW190521, измерена от LIGO и Virgo. Кредит: R. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration)
Хуан Калдерон Бустило (Juan Calderón Bustillo) от Китайския университет в Хонг Конг и неговият екип смятат, че GW190521 е причинен от две сблъскващи се и сливащи се звезди, съставени изцяло от бозони. Това са свръхлеки бозони, които все още не са открити и които могат да са кандидат за тъмната материя, загадъчната субстанция, която съставлява 27% от цялата Вселената.
Екипът сравнява сигнала GW190521 с компютърни симулации на сливания на бозонни звезди и установява, че те обясняват данните по-добре, отколкото сблъсъка на две черни дупки.
Изследователите казват, че ако не се говори за сблъскващи се черни дупки, това елиминира нуждата от "забранена черна дупка". И тъй като сливанията на бозонни звезди са много по-слаби, те правят извода, че е имало много по-близко разстояние от това, оценено преди. Това води до много по-голяма маса за крайната черна дупка, от около 250 слънчеви маси, така че фактът, че сме свидетели на образуването на черна дупка със средна маса остава верен.
Откритието включва не само първото наблюдение на бозонни звезди, но и това на техния градивен блок, нова частица, известна като ултралек бозон според съавтора професор Карлос Хердейро (Carlos Herdeiro) от Университета в Авейро.
"Такива свръхлеки бозони са предложени като съставни части на това, което познаваме като тъмна материя. Освен това екипът може действително да измери масата на тази предполагаема нова частица тъмна материя и нулевата й стойност се изхвърля с голяма сигурност. Ако бъде потвърдено от последващия анализ на GW190521 и други наблюдения на гравитационните вълни, резултатът ще предостави първото наблюдение за дълго търсен кандидат за тъмна материя".
Справка: GW190521 as a Merger of Proca Stars: A Potential New Vector Boson of $8.7, Bustillo, Juan Calder et al.,
Phys. Rev. Lett., DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.081101,
Източник: An International Team of Scientists Including a CUHK Student Discovers the “Heaviest Black Hole Collision” might be a Boson Star Merger, The Chinese University of Hong Kong.
Още по темата
Физика
Гравитацията може да изиграе малка, но важна роля в микромащаба на елементарните частици
Космос
Намек за нова физика в поляризираното лъчение от ранната Вселена (видео)
Космос
Най-мощният сблъсък на две черни дупки доведе до най-силната гравитационна вълна, отчетена някога (видео)
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари