Мощный гравитационный всплеск объяснили слиянием экзотических бозонных звезд

Весной 2019 года коллаборация гравитационно-волновых обсерваторий LIGO и Virgo (LVC) зарегистрировала всплеск GW190521. Анализ показал, что он был создан слиянием двух черных дыр массами около 85 и 66 масс Солнца. Судя по этим данным, они образовали новую дыру в 142 Солнца, промежуточную между «звездными» и сверхмассивными черными дырами. Любопытно, что одна из участниц процесса относится к «запрещенному» диапазону масс. Считается, что коллапс крупной звезды не может создать черные дыры заметно тяжелее 65 или легче 120 масс Солнца.

Однако недавно команда астрофизиков из Европы и Австралии предложила новое, даже более необычное объяснение происхождению гравитационно-волнового всплеска GW190521. В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, они связывают его со слиянием экзотических бозонных звезд. Такие объекты пока остаются чисто гипотетическими. В отличие от обычных звезд, сложенных в основном протонами (фермионами), эти гипотетические объекты могут состоять из пока не обнаруженных частиц, легких бозонов.

«Бозонные звезды почти так же компактны, как черные дыры, но, в отличие от дыр, у них нет горизонта событий, — объясняет Николас Санчис-Гуаль (Nicolás Sanchis-Gual), один из авторов работы. — Когда они сливаются, образуется новая бозонная звезда, которая может оказаться нестабильной и коллапсирует в черную дыру, создав сигнал, подобный тому, что был уловлен LVC».

По словам ученых, новая интерпретация описывает зарегистрированный LVC сигнал даже лучше, чем традиционная, с парой черных дыр. В частности, она не требует участия дыры «запрещенной» массы. Кроме того, слияние бозонных звезд — далеко не такое мощное событие, и значит, оно произошло намного ближе, чем если бы сливались черные дыры. Тогда появившаяся в результате слияния и коллапса черная дыра должна иметь около 250 масс Солнца — намного тяжелее предыдущих предположений, но тоже еще в области промежуточных масс.

Стоит добавить, что гипотетические стабильные бозоны гипотетических бозонных звезд выступают одними из кандидатов на роль темной материи — загадочного и невидимого вещества, гравитация которого определяет эволюцию галактик. Если новая версия всплеска GW190521 подтвердится, это будет важным свидетельством в пользу такой модели.