Stele fantomă. Oamenii de știință despre obiecte spațiale incredibile

Cuprins:

Stele fantomă. Oamenii de știință despre obiecte spațiale incredibile
Stele fantomă. Oamenii de știință despre obiecte spațiale incredibile
Anonim

Relativitatea generală prevede existența stelelor formate din antimaterie, bosoni stabili și materie întunecată. Dar nu au fost încă găsite. Mai multe grupuri științifice au sugerat cum ar putea arăta astfel de obiecte neobișnuite și câte sunt în galaxia noastră.

Anti-stele

Conform conceptelor moderne, în primele momente după Big Bang, formarea fiecărei particule de materie a fost însoțită de apariția aceleiași particule de antimaterie încărcate în mod opus. Atragându-se unul la altul, au anihilat, dar substanța s-a dovedit a fi cu încă o miliardime. Întreaga parte materială a cosmosului a fost formată din ea.

Cu toate acestea, este posibil ca în Univers să rămână grupuri de antimaterie ne-anihilate. Mai mult, peste miliarde de ani, ei s-ar putea combina pentru a forma anti-stele. Ar trebui să arate ca niște stele obișnuite, cu o singură diferență - atunci când particulele de materie, de exemplu, atomii de hidrogen, le lovesc, impulsurile caracteristice ale radiației gamma vor apărea din cauza anihilării.

Oamenii de știință de la Institutul de Astrofizică și Cercetare Planetară de la Universitatea din Toulouse sugerează căutarea de anti-stele pentru astfel de explozii de raze gamma. Dintre cele 5787 de surse de radiații înregistrate pe parcursul a zece ani de către telescopul cu raze gamma Fermi și listate în catalogul LAT (Large Area Telescope), au fost selectate neidentificate și cu un spectru compatibil cu anihilarea barionilor și antibarionilor.

Au fost 14. Prin combinarea calculelor cu modelarea acumulării de anti-stele, cercetătorii au obținut limita superioară pentru numărul de astfel de obiecte din galaxia noastră - 2,5 x 10-6. Adică, pentru un milion de stele obișnuite, nu există mai mult de 2,5 anti-stele, cu condiția să arate ca stele obișnuite.

Oricum ar fi, autorii subliniază: nu există încă informații fiabile despre antimaterie în Univers și toate construcțiile sunt pur teoretice.

Image
Image

Amplasarea a 14 stele potențiale de antimaterie în galaxia noastră

Stele ale materiei întunecate

Se estimează că materia întunecată reprezintă aproximativ 85% din universul material. Dar materia întunecată nu poate fi detectată deoarece nu absoarbe, nu reflectă și nu emite radiații electromagnetice. Din observațiile astronomice se știe că o anumită masă ascunsă schimbă orbitele stelelor din galaxii, dar nimeni nu a înregistrat încă particulele care alcătuiesc această masă ascunsă.

Una dintre ipoteze presupune că materia întunecată nu este distribuită uniform în întreaga Galaxie, ci este un câmp scalar cu „aglomerări” - un fel de „stele întunecate” formate din „darkinos” sau „fermioni întunecați”.

Recent, oamenii de știință italieni de la Centrul Internațional pentru Astrofizică Relativistă din Pescara (ICRANet) au sugerat că nu o gaură neagră supermasivă, ci un miez de materie întunecată este situat în centrul galaxiei noastre. În opinia lor, adoptând acest punct de vedere, este mai ușor să explicăm abaterile vitezei orbitale în regiunile exterioare ale Căii Lactee, precum și comportamentul obiectelor ciudate care orbitează centrul galaxiei, așa-numitul G- surse.

Au o orbită foarte alungită, se contractă, apoi se întind și se prelungesc. Se crede că acestea sunt nori de gaz și praf cu stele situate în interiorul lor.

Folosind exemplul orbitelor uneia dintre aceste surse - G2 - și steaua S2, astrofizicienii de la ICRANet au demonstrat că aceste obiecte experimentează rezistență pe măsură ce se mișcă și acest lucru nu este în concordanță cu modelul găurii negre. Ca urmare, a apărut o ipoteză despre un cheag de materie întunecată în centrul galaxiei. La periferie, devine foarte subțire, până la concentrație difuză.

Cercetătorii cred că, în anumite condiții - depășind masa critică - un cheag de materie întunecată se prăbușește gravitațional într-o gaură neagră supermasivă. În ciuda exotismului său, această ipoteză explică bine unul dintre misterele cosmologiei - apariția rapidă a unui număr mare de găuri negre supermasive în Universul timpuriu.

Image
Image

Orbitele obiectelor G care orbitează o gaură neagră supermasivă în centrul galaxiei noastre (indicate printr-o cruce albă)

Stele bosonice

Conform modelului standard de fizică, particulele sunt de două tipuri: fermioni, care alcătuiesc elementele de bază ale materiei, și bosoni, care controlează interacțiunile, forțe care permit fermionilor să se unească sau, dimpotrivă, îi fac să zboare în direcții diferite. Toate procesele naturale se bazează pe aceste interacțiuni - de la dezintegrarea nucleară la refracția luminii, inclusiv reacțiile chimice.

Stelele obișnuite sunt aglomerări de fermioni - protoni, neutroni, electroni. Dar pur teoretic, vă puteți imagina ciorchini de bosoni - fotoni, gluoni, bosoni Higgs sau alte particule cuantice încă necunoscute.

La începutul acestui an, astrofizicienii americani au emis ipoteza că sursa razelor X care emană dintr-un grup de stele neutronice din apropiere cunoscute sub numele de Șapte Magnifice ar putea fi axii - bosoni, propuși la un moment dat pentru a explica încălcarea simetriei CP - simetria interacțiunii între particule și antiparticule.

Axiunile sunt particule ipotetice care sunt de un miliard de ori mai ușoare decât protonii și nu interacționează cu materia obișnuită, deci nu pot fi detectate nici cu cele mai precise instrumente. Aceștia sunt principalii candidați pentru rolul particulelor de materie întunecată.

Se așteaptă ca axiile dintr-un câmp magnetic să se descompună în perechi de fotoni, prin urmare, se sugerează căutarea lor prin radiația în exces. Acest lucru este observat într-adevăr la unele stele de neutroni și pitici albi cu câmpuri magnetice puternice.

Image
Image

Particulele elementare

Cu toate acestea, stelele bosonice reale create prin acumularea particulelor cuantice nu emit - nu apar reacții de fuziune nucleară acolo. Potrivit oamenilor de știință, astfel de obiecte sunt complet invizibile. Dar, spre deosebire de găurile negre, acestea sunt transparente: nu există o suprafață absorbantă care să oprească fotonii și nu există nici un orizont de evenimente - o limită dincolo de care lumina nu scapă.

Cercetătorii speculează că stelele bosonice pot fi înconjurate de un inel rotativ de plasmă, similar cu discul de acumulare al unei găuri negre. Dacă da, atunci stelele bosonice sunt ca o gogoasă luminoasă cu o zonă întunecată în interior - aproximativ ca gaura neagră M87 * capturată de telescopul Event Horizon, dar cu o zonă întunecată mult mai mică decât umbra unei găuri negre de aceeași masă.

Piticii negri

Dintre obiectele spațiale încă nedescoperite, dar teoretic posibile, există mai multe obiecte reale. Se știe, de exemplu, că atunci când stelele precum Soarele rămân fără combustibil pentru reacții interne, acestea se transformă în pitici albi - sferele foarte compacte de dimensiunea Pământului, unde fiecare centimetru cub cântărește aproximativ o tonă.

Piticii albi continuă să strălucească prin inerție, dar după câteva miliarde de ani se vor răcori complet și se vor transforma în pitici negri - nu emit în intervalul vizibil. Aceasta este etapa finală în evoluția materiei stelare. Se crede că astfel de stele răcite vor apărea neapărat în Univers, dar timpul lor nu a venit încă.

Recomandat: