也许有些黑洞是由玻色子构成的透明恒星——玻色子星

2019年4月,全世界的目光都集中在黑洞暗影的图像上,但是德国歌德大学的天文物理学家Hector Olivares领导的研究团队提出了这样的疑问:我们如何知道M87*是个黑洞?

虽然照片正如我们对黑洞的预期相同,但是,这真的是黑洞,而不是玻色子星吗?广义相对论中预测,玻色子星能够增长到几百万个太阳质量,并达到非常致密的状态,如果真的能够发现它,那么它的长相就跟去年四月发现的M87*黑洞长的几乎是相同的。

玻色子星是最奇特的理论天体之一,传统的恒星是由费米子组成的,而这种奇特的天体则是由「有质量的」玻色子组成的。费米子受限于包利不相容原理,这意味着无法使两个完全相同的粒子占据在相同的空间,然而,玻色子可以叠加,它们在特定的环境中就像是一个大粒子或物质波,实验室中已经可以重现这样的场景,又被称为玻色-爱因斯坦凝态。

在玻色子星的例子中,粒子可以被压缩到一个空间里,若以适合的玻色子及特定的排列方法,这个「场」就会成为一个稳定态,理论是如此,但目前仍未发现恒星级的类似结构,那就更不用说超大质量玻色子星了。玻色子星不会核融合反应,也不会发出任何辐射,就跟黑洞一样,但是与黑洞不同,玻色子恒星是透明的,它们缺乏阻止光子的视界或表面,亦即光子可以逃离玻色子星,仅有路径会受到重力的轻微影响而改变。

有些玻色子星可能被一圈等离子体环所包围,看起来就像是吸积盘,中间黑暗一片,如同一片发光的甜甜圈,因此该研究团队使用等离子体动力模拟得到了以下图像,但同时他们也发现玻色子星的阴影会比同质量的黑洞阴影小得多,故M87*可能被排除在外。

模拟图
模拟图

但是超大质量黑洞可不止这一个,这也意味着他们的研究结果可以与未来EHT的观测结果互相比较,以确认该目标是否真的为一个超大质量黑洞,该份研究发表在7月的《皇家天文学会月报》上。

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