فضا ميتواند مملو از ستارههاي بوزوني باشد
سال گذشته، جامعهي نجوم به دستاورد شگفتانگيزي رسيد. جهان براي اولينبار شاهد تصويري واقعي از سايهي يك سياهچاله بود. اين تصوير نتيجهي سالها پژوهش و حاصل همكاري انسان و فناوري بود. اين تصوير هم مانند بسياري از اكتشافات بزرگ، پنجرهاي جديد به سمت دنياي اكتشافات باز كرد و زمينهساز پرسشهاي ديگري شد. براي هكتور اوليوريس از دانشگاه رادبود هلند اين پرسش به وجود آمد: چگونه M87* را يك سياهچاله ميدانيم؟ به گفتهي اوليوراس:
با اينكه تصوير بهدست آمده كاملاً منطبق با انتظارات ما از ظاهر سياهچاله بود، بايد دربارهي آن به اطمينان برسيم. ستارههاي بوزوني هم مانند سياهچالهها در انديشه متخصصينيهي نسبيت عام پيشبيني شدهاند و ميتوانند به اندازهي ميليونها جرم خورشيدي رشد كنند و بهشدت فشرده شوند. اشتراكات ستارههاي بوزوني با سياهچالههاي غول آسا باعث مطرحشدن فرضيهي ستارههاي بوزوني بهعنوان اجرام سنگين مركز كهكشانها شد.
درنتيجهي اوليوراس و تيم او در مقالهي جديد به محاسبهي ظاهر ستارههاي بوزوني از ديد تلسكوپها و تفاوت آنها با تصوير مستقيم سياهچاله پرداختند. ستارههاي بوزوني از عجيبترين اجرام فرضي هستند. اين ستارهها هيچ شباهتي به ستارههاي معمولي ندارند. ستارههاي معمولي از ذرات بنيادي بهنام فرميون (پروتون، الكترون، نوترون) تشكيل شدهاند كه بخش زيادي از اجرام موجود در جهان را تشكيل ميدهند اما ستارههاي بوزوني كاملا از بوزون تشكيل شدهاند.
بوزونها كه تركيبي از فوتون، گلوئون و ذرات مشهور بوزون هيگز هستند از قوانين فيزيكي فرميونها تبعيت نميكنند. فرميونها تابع اصل طرد پاولي هستند. طبق اين قانون دو ذرهي يكسان نميتواند فضاي يكساني را اشغال كنند. بااينحال بوزونها ميتوانند بر يكديگر منطبق شوند. اين ذرات وقتي به يكديگر ميرسند مانند ذرهاي بزرگ يا يك موج ماده رفتار ميكنند. آزمايش بوزونها قبلا با عنوان چگالش بوز اينشتين انجام شده است.
ذرات بوزون هيگز را ميتوان در فضايي با مقادير گسسته تعريف كرد. در صورتي كه بوزونها در آرايشي صحيح قرار بگيرند، يك ميدان اسكالر با آرايش نسبتا پايدار به وجود ميآيد. اين محاسبات در حد انديشه متخصصينيه هستند. بوزونهاي لازم براي تشكيل ساختاري مثل ستارهي بوزوني هنوز رصد نشدهاند؛ اما اگر بتوان ستارهاي بوزوني را شناسايي كرد ميتوان به ساختار بوزونها هم پي برد. به گفتهي اوليوراس:
براي تشكيل ساختاري به بزرگي سياهچالههاي غول آسا، جرم بوزون بايد بسيار اندك باشد. بوزونهاي اسپين صفر با جرمهاي مشابه كوچك در بسياري از انديشه متخصصينيهها و مدلهاي كيهاني ظاهر ميشوند و بهعنوان كانديداي مادهي تاريك تحت عناوين مختلفي مثل مادهي تاريك ميدان اسكالر، اكسيونهاي فرادرخشان، مادهي تاريك موج كوانتومي شناخته پيشنهاد شدند.
ستارههاي بوزوني فاقد گداخت هستهاي هستند و هيچ پرتويي را منتشر نميكنند. اين ستارهها مانند سياهچالهها اجرامي نامرئي هستند؛ اما برخلاف سياهچالهها شفاف هستند و نميتوانند فوتونها را متوقف كنند. همچنين فاقد افق رويداد هستند. فوتونها ميتوانند از ستارههاي بوزوني فرار كنند اگرچه جاذبهي اين ستارهها ميتواند كمي مسير آنها را خم كند.
اما برخي ستارههاي بوزوني با حلقهي چرخاني از پلاسما احاطه شدهاند. اين حلقهها شباهت زيادي به قرص برافزايشي اطراف سياهچالهها دارند. اوليوراس و تيم او به شبيهسازي تغييرات اين حلقهها پرداختند و سپس اين تغييرات را با تغييرات سياهچالهها مقايسه كردند. ستارههاي بوزوني همچنين داراي منطقهي تاريكي هستند كه شباهت زيادي به سايهي سياهچاله دارد.
طبق يافتهها، سايهي ستارهي بوزوني به شكل چشمگيري كوچكتر از سايهي سياهچالهاي با جرم مشابه است؛ بنابراين حداقل بر اساس مدلسازي اين گروه نميتوان M87* را در گروه ستارههاي بوزوني قرار داد. به گفتهي اوليوراس:
جرم M87* كاملا منطبق با پيشبينيهاي مربوط به سايهي سياهچاله است بنابراين منطقهي تاريك به قدري بزرگ است كه نميتوان آن را در دستهي ستارههاي بوزوني غيرچرخان قرار داد.
از طرفي تيم اوليوراس، محدوديتها و قابليتهاي متخصص تلسكوپ ايونت هرايزون براي ثبت تصوير سياهچاله را هم در انديشه متخصصين گرفتند. آنها ميتوانند نتيجهي خود را با رصدهاي آيندهي EHT (تلسكوپ ايونت هرايزون) مقايسه كنند تا مطمئن شوند تصوير به دست آمده واقعا متعلق به يك سياهچاله است. در غير اين صورت نميتوان گفت سياهچالههاي غولآسا واقعا وجود ندارند بلكه ميتوان به اين نتيجه رسيد كه ستارههاي بوزوني واقعي هستند و مفاهيم گستردهاي براي همه چيز از تورم آغاز كيهان تا جستجوي مادهي تاريك خواهند داشت. بهگفتهي اوليوراس:
طبق نتايج، ميدانهاي اسكالر كيهاني وجود دارند و نقش مهمي در شكلگيري ساختارهاي جهان ايفا ميكنند. رشد سياهچالههاي غولآسا بهخوبي درك نشده است و حداقل ميتوان گفت برخي كانديدهاي منتسب به سياهچالهها درواقع ستارههاي بوزوني هستند. ما بايد مكانيزمهاي مختلفي مثل ميدانهاي اسكالر را در انديشه متخصصين بگيريم.
هم انديشي ها