去年,天文界創造了一個絕對的奇蹟。這是第一次,全世界的目光都集中在黑洞陰影的真實圖像上。這是多年努力的結果,是人類合作和技術獨創性的偉大成就。就像最好的科學突破一樣,它開啟了一個全新的探索世界。
與黑洞類似,廣義相對論預測,玻色子星能夠增長到幾百萬個太陽質量,並達到非常緊密的狀態。事實上,它們與超大質量黑洞具有相同的這些特徵,這使得一些作者提出,一些位於星系中心的超大質量緻密物體實際上可能是玻色子星。
因此在一篇新論文中,科學家計算出瞭望遠鏡觀測到的玻色子星的樣子,以及它與吸積黑洞的直接圖像的不同。玻色子恆星是最奇怪的理論天體之一,它們不太像傳統恆星,恆星主要是由叫做費米子的粒子組成的——質子、中子、電子。而玻色子恆星則完全是由玻色子組成,這些粒子包括光子、膠子和著名的希格斯玻色子,不遵循與費米子相同的物理規則。
費米子受制於泡利不相容原理,這意味著你不能讓兩個完全相同的粒子佔據相同的空間。然而,玻色子可以被疊加,當它們聚集在一起時,它們就像一個大粒子或物質波。我們知道這一點,因為我們在實驗室裡完成了我們所說的玻色-愛因斯坦凝聚態。
在玻色子星的例子中,粒子可以被壓縮到一個空間中,這個空間可以用不同的值或尺度上的點來描述。如果以正確的排列方式得到正確的玻色子,這個「標量場」就會進入一個相對穩定的排列。理論上是這樣的,但並不是所有人都看到過這樣的行動。質量足以形成這種結構的玻色子還沒有被發現,更不用說質量相當於超大質量黑洞的玻色子了。
如果我們能確定一顆玻色子星,我們就能有效地定位這個難以捉摸的粒子。為了形成與候選的超大質量黑洞一樣大的結構,玻色子的質量需要非常小。類似更小質量的自旋為0的玻色子出現在幾種宇宙學模型和弦理論中,並在不同的名稱下被提出作為暗物質候選者。這樣的假設粒子極難被探測到,但是觀察一個看起來像玻色子恆星的物體就會發現它們的存在。
玻色子星不會融合原子核,也不會發出任何輻射,在太空中看不見,很像黑洞。然而,與黑洞不同的是,玻色子星將是透明的,它們缺乏能夠阻止光子的吸收表面,也沒有視界。光子可以逃離玻色子星,它們的路徑可能會受到重力的輕微影響。
但是一些玻色子星可能被一個旋轉的等離子環所包圍,很像環繞黑洞的吸積盤。它看起來非常相似,就像一個發光的甜甜圈,裡面有一片黑暗的區域。因此,科學家對這些等離子體環的動力學進行了模擬,並將其與我們可能看到的黑洞進行了比較。他們發現,玻色子恆星的陰影要比類似質量的黑洞的陰影小得多。