„Cel mai dur grup de găuri negre” detectat de undele gravitaționale ar putea fi de fapt fuziunea stelelor din Boson

Reprezentare artistică a coliziunii a două stele de boson cu unde gravitaționale emise. Credite: Nicolás Sanchis-Gual și Rocío García-Souto

O echipă internațională condusă de Institutul Galic de Fizică a Înaltelor Energii și Universitatea din Aveiro, inclusiv absolvent al Departamentului de Fizică de la Universitatea Chinei din Hong Kong (CUHK), a propus o coliziune a două obiecte exotice dense cunoscute sub numele de. stelele de boson GW190521 ca o explicație alternativă a originii semnalului unde gravitaționale. Stelele hipotetice se numără printre obiectele exotice dense propuse și sunt candidați bine întemeiați la materie întunecată. În cadrul acestei interpretări, grupul este capabil să calculeze masa unei noi componente a particulelor acestor stele, masa unui boson ultrasonic cu o masă de un miliard de ori mai mică decât electronul. Analiza lor a fost publicată în jurnal Scrisori de revizuire fizică 24 februarie 2021.

Echipa este Dr. Juan Calderón Bustillo, fost profesor la Departamentul de Fizică de la CUHK și acum „La Caixa Junior Leader – Marie Curie Fellow” la Institutul de Fizică a Înaltelor Energii din Galicia și Dr. Nicolás Sanchis. -Cercetător legal postdoctoral la Universitatea din Aveiro și la Institutul Superior Técnico (Universitatea din Lisabona). Alți colaboratori au venit de la Universitatea din Valencia, Universitatea din Aveiro și Universitatea Monash. A participat și Samson Hin Wai Leong, absolvent al anului II al CUHK.

Undele gravitaționale sunt procente unde de spațiu-timp care se deplasează cu viteza luminii. Prevăzute în Teoria generală a relativității a lui Einstein, acestea își au originea în cele mai violente evenimente ale Universului, purtând informații despre sursele lor. Din 2015, detectoarele avansate ale Observatorului interferometrelor de unde gravitaționale (LIGO) și Fecioara au văzut aproximativ 50 de semnale ale undelor gravitaționale create de coalescența și fuzionarea a două dintre cele mai misterioase entități din Univers (găurile negre și stelele de neutroni).

În septembrie 2020, corpul comun al cooperării științifice LVC LIGO și al cooperării Fecioară a anunțat detectarea semnalului de undă gravitațională GW190521. Conform analizei LVC, în care echipa CUHK condusă de profesorul Tjonnie Li, profesor asociat la Departamentul de Fizică la CUHK, a fost puternic implicată, semnalul a fost în concordanță cu o coliziune între două găuri negre între 85 și 66 de ori masa. Soarele, care a creat ultimele 142 de mase solare gaură neagră. Acesta din urmă a fost primul membru care a găsit o nouă familie de găuri negre: găuri negre de masă medie. Potrivit profesorului Tjonnie Li, această descoperire a avut o importanță capitală, deoarece aceste găuri negre au fost considerate mult timp între găurile stelelor negre și găurile negre supermasive ascunse aproape în mijloc. toate galaxiile.

Deși semnificativă, observarea GW190521 reprezintă o provocare extraordinară în înțelegerea evoluției actuale a stelelor, deoarece una dintre găurile negre îmbinate are o dimensiune „interzisă”. Explicația alternativă propusă de grup aduce o nouă direcție spre studiu. Așa cum explică dr. Nicolás Sanchis-Gual, „Stelele bosonice sunt obiecte la fel de dense ca găurile negre, dar spre deosebire de ele, nu au suprafață„ orizontală ”sau orizont de evenimente. Când se ciocnesc, formează o stea bosonică care poate deveni instabilă, căzând în cele din urmă într-o gaură neagră și creând un semnal că LVC se potrivește cu ceea ce a văzut anul trecut. Spre deosebire de stelele obișnuite, care sunt alcătuite din ceea ce în mod normal știm ca materie, stelele bosonice sunt alcătuite din bosoni ultra-lungi. Acești bosoni sunt unul dintre cei mai atrăgători candidați pentru formarea materiei întunecate, care reprezintă aproximativ 27% din univers. “

Echipa a comparat semnalul GW190521 cu simulările pe computer ale fuziunilor de stele cu bosoni și a constatat că acestea arată date ușor mai bune decât analiza efectuată de LVC. Rezultatul înseamnă că sursa ar avea proprietăți diferite decât cele indicate anterior. Dr. Juan Calderón Bustillo a spus: „În primul rând, nu am vorbi despre coliziunea găurilor negre, ceea ce elimină problema abordării găurii negre interzise. În al doilea rând, deoarece unificarea stelelor bosonice este mult mai slabă, concluzionăm că distanța este mult mai apropiată decât cea calculată de LVC. Acest lucru are ca rezultat o masă mult mai mare în ultima gaură neagră, aproximativ 250 de mase solare, așa că ceea ce am văzut formând o gaură de masă neagră intermediară rămâne adevărat. “

Profesorul Toni Font, de la Universitatea din Valencia și unul dintre autori, a explicat că, deși analiza tinde să susțină ipoteza găurilor negre care unifică „prin proiectare”, datele preferă o fuziune a stelelor bosonice, deși într-un mod nedecisiv cale. În ciuda sferei de calcul relativ limitate a simulărilor actuale de stele bosonice și a îmbunătățirilor majore, echipa va dezvolta un model mai evoluat și va studia observațiile undelor gravitaționale similare sub ipoteza fuziunii stelelor bosonice.

Potrivit unui alt autor, profesorul Carlos Herdeiro de la Universitatea Aveiro, descoperirea include nu numai prima observare a stelelor bosonice, ci și blocul de construcție al acestora, o nouă particulă cunoscută sub numele de boson ultraleger. Astfel de bosoni ultraviolete au fost propuși ca o componentă a ceea ce cunoaștem ca materie întunecată. Mai mult, grupul poate măsura masa acestei noi particule, care este cu adevărat întunecată, iar valoarea zero este aruncată cu încredere. Dacă analiza ulterioară a GW190521 și alte observații ale undelor gravitaționale confirmă acest lucru, rezultatele ar oferi primele dovezi de observație pentru candidatul de materie întunecată căutat de mult.

Samson Hin Wai Leong, student care s-a alăturat programului de stagii de cercetare universitară de vară al CUHK, a adăugat: „Am lucrat cu profesorul Calderón Bustillo la proiectarea software-ului pentru acest proiect, care a accelerat cu succes calculele cercetării și, în cele din urmă, rezultatele noastre de către LVC” Este interesant să lucrezi cu un grup multicultural la frontiera fizicii și să te gândești să cauți o sursă „mai întunecată” de valuri în spațiu-timp, dovedind în același timp existența unei particule de materie întunecată ”.

Referință: „GW190521 Ca o fuziune în Stelele Proca: nou vector 8.7 × 10 Boson Potential.−13eV ”de Juan Calderón Bustillo, Nicolas Sanchis-Gual, Alejandro Torres-Forné, José A. Font, Avi Vajpeyi, Rory Smith, Carlos Herdeiro, Eugen Radu și Samson HW Leong, 24 februarie 2021, Scrisori de revizuire fizică.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.081101

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Forțele evolutive competitive conduc la evoluția rapidă a Salamander Color

Salamandrele patate sunt o specie răspândită în estul Statelor Unite, care se întorc în iazuri temporare în primăvară pentru a se reproduce. Credit:...

Oamenii de știință Awestruck urmăresc piscinele de electroni 2D care apar spontan în material supraconductor 3D

Oamenii de știință SLAC și Stanford au observat iazuri cu un comportament supraconductor 2D ieșind dintr-un supraconductor 3D neconvențional, care transmite electricitate cu o...

Ce dezvăluie un râu glaciar deasupra stratului de gheață din Groenlanda și creșterea globală a nivelului mării

La marginea stratului de gheață din Groenlanda, unde ghețarii se topesc constant, apa curge peste tot printr-un sistem complicat de lacuri și cursuri de...

Producția de energie durabilă prin reducerea electrochimică

Credit ilustrativ: Cortland Johnson | PNNL Rezervele mici de biomasă, cum ar fi apele uzate, deșeurile alimentare și așchii de lemn, sunt adesea trecute...

Orientările privind distanța fizică trebuie actualizate pentru a reflecta noi științe

De Universitatea Northwestern 12 aprilie 2021 Dr. Robert Murphy a spus că ar trebui să putem merge pe trei picioare. Dr. Robert Murphy, director executiv al Institutului...

Newsletter

Subscribe to stay updated.