Бозонна зоря — гіпотетичний астрономічний об'єкт, що складається з бозонів (на відміну від звичайних зір, що складаються переважно з ферміонів - протонів, нейтронів, електронів). Якщо вони існують, то мають складатись з якихось ще не відкритих елементарних частинок (наприклад, аксіонів). Деякі теорії вказують на можливість утворення бозонних зір внаслідок гравітаційного колапсу на ранніх стадіях Великого вибуху. Доведення існування бозонних зір шукають у гравітаційних хвилях і в дослідженні властивостей активних ядер галактик, однак традиційним поясненням всіх таких результатів все-таки залишаються чорні діри. Бозонні зорі розглядають як можливу складову темної матерії. Бозонні зорі, утворені з елементарних частинок зі спіном 1, відомі як зорі Проки.

Теорія Для існування такого типу зір потрібен стабільний різновид бозона з самовідштовхувальною взаємодією. Одним із можливих кандидатів є гіпотетичний аксіон, який також розглядається як кандидат на ще не відкриті частинки небаріонної темної матерії, що, ймовірно, складають близько 25 % маси Всесвіту. Теоретично передбачається, що на відміну від звичайних зір (які випромінюють енергію через гравітаційний тиск і ядерний синтез), бозонні зорі були б прозорими й невидимими. Сильна гравітація компактної бозонної зорі викривляла б світло навколо об’єкта, створюючи порожню область, схожу на тінь горизонту подій чорної діри. Подібно до чорної діри, бозонна зоря поглинала б звичайну речовину з навколишнього середовища, і завдяки прозорості бозонної речовини поглинута речовина (яка, ймовірно, нагрівалася б і випромінювала) була б видима в центрі. Також можливі моделі обертових бозонних зір. На відміну від чорних дір, вони мають квантований момент імпульсу, а їхні профілі густини енергії мають тороїдальну форму, пов'язану з деформацією під дією відцентрових сил . Компактні бозонні зорі та бозонні оболонки часто моделюють за допомогою масивних бозонних полів, зокрема комплексних скалярних полів та калібрувальних полів U(1), з’єднаних із гравітацією. Наявність додатної або від’ємної космологічної сталої у теорії дає змогу досліджувати ці об’єкти у десіттерівських та антидесіттерівських просторах.

Змінюючи потенціал, пов’язаний із моделлю матерії, можна отримати різні сімейства моделей бозонних зір. Так званий солітонний потенціал, що вводить вироджений вакуумний стан при скінченному значенні амплітуди поля, дає змогу побудувати настільки компактні моделі бозонних зір, що вони мають пару фотонних орбіт, одна з яких є стійкою. Завдяки здатності затримувати світло, такі бозонні зорі можуть відтворювати значну частину спостережуваних властивостей чорних дір.

Можливі спостережні прояви Переконливих доказів існування бозонних зір немає. Проте їх, можливо, можна буде виявити за гравітаційним випромінюванням, яке виникає від пари бозонних зір на близьких орбітах. Вказують, що гравітаційна хвиля GW190521, яку вважають найенергійнішим з будь-коли зафіксованих злиттів чорних дір, міг бути лобовим зіткненням двох бозонних зір . Гравітаційно-хвильові сигнали від злиттів компактних подвійних бозонних зір можуть виглядати так само, як сигнали від злиттів чорних дір, так що деякі спостереження гравітаційних хвиль, які інтерпретують як результат злиття чорних дір, насправді можуть походити від подвійних бозонних зір . Невидимий компаньйон сонцеподібної зорі, виявлений місією Gaia, може бути як чорною дірою, так і бозонною зорею чи екзотичною зорею іншого типу.

Теоретично надмасивні бозонні зорі могли б існувати в центрах деяких галактик, що могло б пояснити багато спостережуваних властивостей активних ядер галактик. Однак сучасні магнітогідродинамічні моделювання в загальній теорії відносності, у поєднанні із зображеннями, отриманими Телескопом горизонту подій, значною мірою виключають можливість того, що Стрілець A*, надмасивний об’єкт у центрі Чумацького Шляху, є бозонною зорею.

Зв’язані стани в космологічних бозонних полях також розглядалися як альтернатива темній матерії. Гало темної матерії, що оточують більшість галактик, можна розглядати як гігантські «бозонні зорі».

Див. також Кваркова зоря Преонна зоря Біла діра

Примітки

Література

Посилання