Exotic star

Exotická hvězda

Exotická hvězda je hypotetická kompaktní hvězda složená z exotické hmoty (něco, co není vyrobena z elektronů , protonů , neutronů nebo mionů ), a vyvážená proti gravitačnímu kolapsu vlivem degeneračního tlaku nebo jiných kvantových vlastností.

Mezi druhy exotických hvězd patří

• kvarkové hvězdy (složené z kvarků )
• podivné hvězdy ( složené z podivné kvarkové hmoty , kondenzátu up , down a podivných kvarků )
•  Preonové hvězdy (spekulativní materiál složený z preonů , což jsou hypotetické částice a "stavební kameny" kvarků, pokud by kvarky byly rozložitelné na dílčí částice).

Z různých typů navrhovaných exotických hvězd je nejlépe dokázaná a pochopená kvarková hvězda.

V newtonovské mechanice se objekty dostatečně husté na to, aby zachytily jakékoli emitované světlo , nazývají tmavé hvězdy, na rozdíl od černých děr v obecné relativitě . Stejný název se však používá pro hypotetické starověké "hvězdy", které získávaly energii z temné hmoty .

Exotické hvězdy jsou z velké části teoretické – zčásti proto, že je obtížné podrobně otestovat, jak se takové formy hmoty mohou chovat, a zčásti proto, že před novou technologií astronomie gravitačních vln neexistovaly žádné uspokojivé prostředky pro detekci kosmických objektů, které nevyzařují. elektromagneticky nebo prostřednictvím známých částic. Zatím není možné ověřit nové kosmické objekty této povahy jejich odlišením od známých objektů. Kandidáti na takové objekty jsou příležitostně identifikováni na základě nepřímých důkazů získaných z pozorovatelných vlastností.

Quark hvězdy a podivné hvězdy

Hlavní články: Quark star a Strange star

Kvarková hvězda je předpokládaný objekt, který vzniká rozkladem neutronů na jejich složky up a down kvarky pod gravitačním tlakem. Očekává se, že bude menší a hustší než neutronová hvězda a může přežít v tomto novém stavu neomezeně dlouho, pokud se nepřidá žádná další hmota. Ve skutečnosti je to jediný, velmi velký hadron . Kvarkové hvězdy, které obsahují podivnou hmotu, se nazývají podivné hvězdy.

Na základě pozorování zveřejněného rentgenovou observatoří Chandra 10. dubna 2002 byly navrženy dva objekty, pojmenované RX J1856.5−3754 a 3C 58 , jako kandidáti na kvarkové hvězdy. První se zdály být mnohem menší a druhé mnohem chladnější, než se očekávalo pro neutronovou hvězdu, což naznačuje, že byly složeny z materiálu hustšího než neutronium . Tato pozorování se však setkala se skepsí výzkumníků, kteří uvedli, že výsledky nejsou průkazné.  Po další analýze byla RX J1856.5−3754 vyloučena ze seznamu kandidátů na kvarkové hvězdy.

Elektroslabé hvězdy

Hlavní článek: Electroweak star

Elektroslabá hvězda je teoretický typ exotické hvězdy, ve které je gravitačnímu kolapsu hvězdy zabráněno radiačním tlakem vyplývajícím z elektroslabého hoření ; tj. energie uvolněná přeměnou kvarků na leptony prostřednictvím elektroslabé síly . K tomuto procesu dochází v objemu jádra hvězdy o velikosti přibližně jablka a obsahujícím asi dvě hmotnosti Země.

Předpokládá se, že fáze života hvězdy, která produkuje elektroslabou hvězdu, nastane po kolapsu supernovy . Elektroslabé hvězdy jsou hustší než kvarkové hvězdy a mohou vznikat, když gravitační přitažlivost již nemůže odolávat tlaku degenerace kvarků , ale stále může odolávat tlaku elektroslabého hořícího záření. Tato fáze života hvězdy může trvat až 10 milionů let.

Preonové hvězdy

Preonová hvězda je navrhovaný typ kompaktní hvězdy vyrobené z preonů , skupiny hypotetických subatomárních částic . Očekává se, že preonové hvězdy budou mít obrovské hustoty přesahující 1023 kg/ m3 . Mohou mít větší hustoty než kvarkové hvězdy a byly by těžší, ale menší než bílí trpaslíci a neutronové hvězdy. [8] Preonové hvězdy by mohly pocházet z výbuchů supernov nebo velkého třesku. Takové objekty by mohly být detekovány v principu prostřednictvím gravitační čočky gama paprsků. Preonové hvězdy jsou potenciálním kandidátem na temnou hmotu . Současná pozorování z urychlovačů částic však hovoří proti existenci preonů, nebo alespoň neupřednostňují jejich zkoumání, protože jediný detektor částic, který je v současnosti schopen prozkoumat velmi vysoké energie (Velký hadronový urychlovač ), není speciálně navržen pro tento účel. a její výzkumný program je zaměřen na další oblasti, jako je studium Higgsova bosonu , kvark-gluonového plazmatu a důkazů souvisejících s fyzikou nad rámec standardního modelu. 

bosonové hvězdy

Bosonová hvězda je hypotetický astronomický objekt vytvořený z částic zvaných bosony (konvenční hvězdy jsou tvořeny převážně protony, což jsou fermiony , ale také se skládají z jader helia-4, která obsahují bosony ). Aby tento typ hvězdy existoval, musí existovat stabilní typ bosonu se sebeodpudivou interakcí; jedna z možných kandidátních částic  je stále hypotetická "axion" (která je také kandidátem pro dosud nezjištěné částice "nebaryonové temné hmoty" , které podle všeho tvoří zhruba 25 % hmotnosti vesmíru ). Předpokládá se  , že na rozdíl od normálních hvězd (které emitují záření v důsledku gravitačního tlaku a jaderné fúze) by bosonové hvězdy byly průhledné a neviditelné. Obrovská gravitace kompaktní bosonové hvězdy by ohýbala světlo kolem objektu a vytvořila by prázdnou oblast připomínající stín horizontu událostí černé díry . Stejně jako černá díra by bosonová hvězda absorbovala běžnou hmotu ze svého okolí, ale kvůli průhlednosti by byla hmota (která by se pravděpodobně zahřívala a vyzařovala záření) viditelná v jejím středu. Simulace naznačují, že rotující bosonové hvězdy by měly tvar torusu nebo "koblihového tvaru", protože odstředivé síly by daly bosonické hmotě, že se tvoří.

Od roku 2018 neexistuje žádný významný důkaz, že takové hvězdy existují. Může se však stát, že je bude možné detekovat pomocí gravitačního záření emitovaného dvojicí bosonových hvězd na společné oběžné dráze a GW190521 , která je považována za nejúčinnější sloučení černé díry , může být čelní srážkou. dvou bosonových hvězd.

Bosonové hvězdy mohly vzniknout gravitačním kolapsem během prvotních fází Velkého třesku. Přinejmenším teoreticky by supermasivní bosonová hvězda mohla existovat v jádru galaxie, což může vysvětlit mnohé z pozorovaných vlastností aktivních galaktických jader.

Bosonové hvězdy byly také navrženy jako kandidátské objekty temné hmotya byla vyslovena hypotéza, že halo temné hmoty obklopující většinu galaxií lze považovat za obrovské "bosonové hvězdy". 

Kompaktní bosonové hvězdy a bosonové obaly jsou často studovány zahrnujícími pole, jako jsou masivní (nebo nehmotná) komplexní skalární pole , pole měřidla U(1) a gravitace s kuželovým potenciálem . Přítomnost pozitivní nebo negativní kosmologické konstanty v teorii usnadňuje studium těchto objektů v de Sitterových a anti-de Sitterových prostorech.

Bosonové hvězdy složené z elementárních částic se spinem-1 byly označeny jako hvězdy Proca.

Braaten, Mohapatra a Zhang (2016) přišli s teorií, že může existovat nový typ husté axionové hvězdy, ve které je gravitace vyvážena středním tlakem pole Bose-Einsteinova kondenzátu axionu. Možnost existence hustých axionových hvězd byla zpochybněna jinou prací, která toto tvrzení nepodporuje.

Planck hvězdy

Hlavní článek: Planck star

Ve smyčkové kvantové gravitaci je Planckova hvězda teoreticky možným astronomickým objektem , který vzniká, když hustota energie kolabující hvězdy dosáhne hustoty Planckovy energie . Za těchto podmínek, za předpokladu, že gravitace a časoprostor jsou kvantovány , vzniká odpudivá "síla" odvozená z Heisenbergova principu neurčitosti . Jinými slovy, pokud jsou gravitace a časoprostor kvantovány, nemůže se akumulace hmoty-energie uvnitř Planckovy hvězdy zhroutit za tento limit a vytvořit gravitační singularitu , protože by to porušilo princip neurčitosti pro samotný prostoročas.