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.
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.
Темная энергия может «общаться» с темной материей через неизвестную силу
И все-таки она чуть теплая: «Уэбб» помог астрофизикам получить новые данные о темной материи