Бозонные звезды должны умирать в невидимых взрывах, напоминающих сверхновые — «бозоновых».
Международная группа астрофизиков проанализировала, что должно происходить в звездах, состоящих из темной материи, в конце эволюции. Анализ показывает, что подобно массивным «традиционным» звездам они должны взрываться вспышками сверхновых — только невидимых. Следы таких событий подтвердят существование бозонных звезд и помогут исследовать темную материю.
Одна из гипотез, объясняющих темную материю, предполагает, что она состоит из сверхлегких бозонов — частиц с целым значением спина и чрезвычайно малой массой (примерно в 500 тыс. раз меньше электрона). Если такие частицы существуют, они будут формировать волны, которые могут собираться в плотные сгустки — бозонные звезды.
Такие звезды будут поддерживать равновесие благодаря взаимодействию двух конкурирующих сил. С одной стороны, гравитация стремится стянуть звезду в плотный комок, с другой — энергия сопротивляется притяжению. Поскольку темная материя не взаимодействует с электромагнитными волнами, такие звезды будут невидимыми.
Исследователи смоделировали развитие бозонных звезд и показали, что со временем они будут наращивать массу, захватывая новые частицы темной материи и сливаясь с другими подобными объектами. В конце эволюции такие звезды достигнут критической точки, когда энергия темной материи не сможет сопротивляться притяжению частиц.
Это вызовет гравитационный коллапс звезды. Он будет протекать медленно и на первом этапе не произойдет ничего катастрофического. Но по мере сжатия темной материи отдельные частицы начнут сталкиваться друг с другом, взаимно уничтожаясь и высвобождая энергию. Она выйдет за пределы звезды в виде высокоэнергетических и высокоскоростных частиц. С точки зрения «наблюдателя» это будет похоже на всплеск волн темной материи, испускаемый умирающей бозонной звездой.
Работа носит теоретический характер: существование бозонных звезд и составляющих их частиц темной материи не доказано. Но исследователи уверены, что мощные всплески будет легче обнаружить с помощью детекторов на Земле, а потому их можно использовать для проверки гипотезы и исследования темной материи.
На обложке: Изображение от stockgiu на Freepik