Prošle je godine astronomska zajednica postigla apsolutno čudo. Po prvi puta svijet je kolektivno pogledao stvarnu sliku sjene crne rupe. Bio je to vrhunac godina rada, veličanstveno postignuće i u ljudskoj suradnji i u tehničkoj domišljatosti.
I, poput najboljih znanstvenih otkrića, otvorio je posve novi svijet istraživanja. Za tim koji su vodili astrofizičar Hector Olivares sa Sveučilišta Radboud u Nizozemskoj i Sveučilišta Goethe u Njemačkoj, taj je upit bio: kako znati da je M87 * crna rupa?
“Iako je slika u skladu s našim očekivanjima o tome kako bi crna rupa izgledala, važno je biti siguran da ono što vidimo zaista je ono što mislimo da je”, rekao je Olivares za ScienceAlert.
“Slično poput crnih rupa i bozonske zvijezde mogu narasti do milijuna sunčevih masa i postići vrlo visoku kompaktnost. Činjenica da dijele ove značajke sa supermasivnim crnim rupama navela je neke autore da smatraju kako neki od supermasivnih kompaktnih objekata smještenih u središtu galaksija zapravo nisu crne rupe već bozonske zvijezde.”
Dakle, u novom su radu Olivares i njegov tim izračunali kako bi bozonska zvijezda mogla izgledati na jednom od naših teleskopa i kako bi se to razlikovalo od izravne slike crne rupe.
Bozonske zvijezde među najčudnijim su teorijskim objektima u svemiru. Nisu baš poput konvencionalnih zvijezda, osim što su globusi. Ali tamo gdje se zvijezde prvenstveno sastoje od čestica koje se nazivaju fermioni – protoni, neutroni, elektroni, tvari koje čine značajnije dijelove našeg Svemira – bozonske zvijezde u cijelosti bi se sastojale od … bozona. Te čestice – uključujući fotone, gluone i poznati Higgsov bozon – ne slijede ista fizička pravila kao fermioni.
U slučaju bozonskih zvijezda, čestice se mogu istisnuti u prostor koji se može opisati s različitim vrijednostima ili točkama na skali. S obzirom na pravu vrstu bozona u pravim aranžmanima, ovo ‘skalarno polje’ moglo bi pasti u relativno stabilan raspored.
Bozonske zvijezde ne stapaju jezgre i ne bi emitirale zračenje. One bi samo plutale tamo negdje u svemiru i bile nevidljive. Slično poput crnih rupa.
Za razliku od crnih rupa, bozonske zvijezde bile bi prozirne – nedostaje im upijajuća površina koja bi zaustavila fotone, niti imaju horizont događaja. Fotoni mogu pobjeći od bozonskih zvijezda, iako im gravitacija može malo saviti put.
Ali neke bozonske zvijezde mogu biti okružene rotirajućim prstenom plazme – slično poput akrecijskog diska koji okružuje crnu rupu. I izgledao bi prilično slično, poput užarene krafne s tamnim dijelom unutra.
Dakle, Olivares i njegov tim izveli su simulacije dinamike ovih plazma prstenova i usporedili ih s onim što bismo mogli očekivati da ćemo vidjeti kada ugledamo crnu rupu. Otkrili su da bi sjena bozonske zvijezde bila znatno manja od sjene crne rupe slične mase. Dakle, tim je isključio M87 * kao bozonsku zvijezdu – masa objekta pretpostavljena je iz brzine vrtnje plina oko nje, a sjena je prevelika da bi je stvorila bozonska zvijezda te mase.
Rast supermasivnih crnih rupa još uvijek se ne razumije baš dobro, a ako se pokaže da su barem neki od kandidata zapravo bozonske zvijezde, trebat ćemo razmisliti o različitim mehanizmima formiranja koji uključuju skalarna polja.