Домой » Наука » Астрономия » Q-звезды или серые дыры – объекты с идеальной бозонной конфигурацией

Q-звезды или серые дыры – объекты с идеальной бозонной конфигурацией

Опубликовано: 19.02.2019

Просмотров: 154

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, средний балл: 5,00 из5)
Загрузка...
 
 

Q-звезды или серые дыры – объекты с идеальной бозонной конфигурацией

Сегодня мы снова вам будем рассказывать о гипотетических объектах, которые могут в той или иной мере населять нашу Вселенную. Речь в данном видео пойдет об объекте, который получил название Q-звезда (по-английски — Q-star). Оговоримся сразу же, что это тема в научном мире, несмотря на то, что не новая, является достаточно не раскрытой в полной мере, а поэтому доходчивой информации на этот счет очень мало. Попытаемся рассказать Вам об этом с максимальной простотой, хотя сделать это будет крайне не просто, поскольку в этом будут задействованы специфические термины квантовой физики.

Итак, начнем с того, что самым стабильным ядром атома является ядро, то есть, нуклид Никель-62, а не, кстати, Железо-56, как почему-то ошибочно считают многие. Никель-62 – это самый стабильный изотоп с самой высокой энергией связи из расчета на один нуклон из всех известных ныне науке нуклидов, а это чуть меньше, нежели 8,8 мегаэлектронвольта. Это объясняется практически идеальной конфигурацией этого нуклида, состоящего из 62 нуклонов, а именно 28 протонов и 34 нейтронов.

Примерно в конце 60-х годов прошлого века в научном мире стали появляться публикации физиков-теоретиков о конфигурации заряженного скалярного поля, которое являются классически стабильными и устойчивым к, разного рода, возмущениям. Чуть позже появились и теории о том, что может быть, если аналогии конфигурации ядра Никеля-62 перенести в квантовую физику и создать подобную конфигурацию только уже с участием бозонов.

Такая бозонная конфигурация получила название Q-шар (по-английски — Q-ball). По мнению теоретиков, она может возникать в теории бозонных частиц, когда между ними существует притяжение. Если объяснять грубо, то Q-шар представляет собой сферу конечного размера, содержащую неограниченно большое количество подобных частиц. Эта сфера будет необычайно устойчивой к делению на более мелкие составляющие или же к «испарению» путем эмиссии из шара отдельных частиц, потому что этот шар или сфера будет иметь оптимальную конфигурацию с наименьшей энергией из этого числа частиц.

Если брать теоретическую физику, то ее словами, Q-шар – это тип нетопологического солитона, то есть, конфигурации поля, которая обладает, так называемым, законсервированным Нётеровским зарядом и устойчивостью к превращению в обычные частицы этого поля. Иными словами, эта конфигурация очень стабильна — она не может распространяться и рассеиваться. Нетопологическому солитону стабильность обеспечивается сохраняющимся зарядом. Такой солитон будет имеет более низкую энергию на единицу заряда, чем это можно наблюдать в любой другой конфигурации.

В физике заряд, то есть, сохраняющееся квантовое число часто обозначается буквой «Q», а учитывая то, что солитон является сферически симметричным, то отсюда проистекает и название его типа — Q-шар, а поскольку его принцип положен и в теорию гипотетических астрономических объектов, о которых мы попытаемся чуть подробнее рассказать ниже, то и их название будет содержать латинскую букву «Q». Однако в то же время Q-звезды не стоит путать с кварковыми звездами, природа которых будет отличной от них. Кроме этого, Q-звезды, по своей теоретической природе, будут несколько отличатся от черных дыр, хотя по ряду косвенных признаков должны быть очень сильно похожи на них. Не являются они и планковскими черными дырами или максимонами, хотя в ряде источников в обозначении этих теоретических объектов иногда используется латинская буква «Q». Ну и наконец, Q-звезды ничего общего, кроме, собственно, частиц, из которых состоят, не имеют с бозонными звездами, о которых мы Вам уже рассказывали в одном из наших выпусков ранее.

А вообще название «Q-шар» и доказательство квантово-механической устойчивости, то есть устойчивости к туннелированию в конфигурации с более низкой энергией, исходят от американского физика-теоретика Сидни Ричарда Коулмана (Sidney Richard Coleman), который долгое время занимался этой темой.

В конце прошлого века американский физик и космолог Александр Кусенко предположил о том, что темная материя может состоять из Q-шаров. По мнению ученого, они должны возникать в общем случае в суперсимметричных теориях поля и их природа должна быть, действительно, суперсимметричной. А раз так, то Q-шары могли зародиться в ранней Вселенной и дожить в космосе до настоящего ее возраста.

Стоит отметить, что ранее в теоретических моделях Q-шарам также отводили важную роль в бариогенезе, то есть, происхождении материи, наполняющей нашу Вселенную. Однако далее начальных предположений, данная теория своего продолжения не нашла.

К выше сказанному, пожалуй, стоит добавить и то, что тему Q-шаров в современном искусстве можно встретить в британско-американском научно-фантастическом фильме режиссера Дэнни Бойла «Солнечный свет». По сюжету фильма, Солнце неожиданно начало преждевременно остывать и угасать, причиной этому стало, так сказать, «заражение» нашего светила Q-шаром, по другой версии — Q-звездой. Кроме этого, в вымышленной компьютерной вселенной Рукав Ориона Q-шары являются одним из предполагаемых источников большого количества антивещества.

Как оказалось, астрофизики не стали стоять в стороне от темы Q-шаров, поэтому за последние два десятилетия появилось несколько концепций гипотетических объектов на их основе, которые получили общее название Q-звезд или серых дыр (по-английски – Gray hole). Сейчас существует три теоретических направления или ответвления по этим объектам, которые, по сути дела, определяют их три теоретических типа, объединенных общим термином.

По самой простой теории, Q-звезда представляет собой компактную, но тяжелую нейтронную или кварковую звезду с экзотическим состоянием вещества, частично или полностью сформированным по принципу конфигурации Q-шара. Подобные объекты должны образовываться на конечной стадии эволюции обычных звезд после того, как они будут взрываться сверхновыми. Бозонная конфигурация в таких нейтронных звездах будет их удерживать от коллапса до сингулярности, то есть, классических черных дыр, но при этом существенных отличий во внешней наблюдаемой природе от них у таких объектов не будет. Кандидатом на подобный объект теоретики почему-то считают бинарную систему V404 Лебедя (по-латыни — V404 Cygni). Ее наиболее ярые и оптимистически настроенные приверженцы теории уже поспешили назвать «Объект Q1 Лебедя». Данная система состоит из релятивистского объекта с массой от 9 до 15 солнечных и желтого или оранжевого гиганта-донора, с околосолнечной массой и с которого к компаньону аккрецируется вещество. По мнению некоторых ученых, релятивистский объект, как раз, и является Q-звездой или серой дырой, но ни как не черной, как считает сейчас большинство специалистов.

Механизм формирования в данном случае такой Q-звезды остается до конца неясным. Видимо по этому, еще одно теоретическое ответвление предполагает поглощение в процессе своей жизни нейтронной звездой одного или нескольких Q-шаров. Во втором варианте: поглощение такого шара или шаров еще звездой-прародительницей нейтронной звезды, как это произошло, собственно, с нашим Солнцем по сюжету упомянутого выше фильма «Солнечный свет». Именно поглощенные Q-шары добавят нейтронной звезде массы, однако от неизбежного коллапса до черной дыры все же уберегут ее, благодаря опять же таки своей исключительной конфигурации. Предполагается, что Q-шары в нейтронных звездах будут иметь большое барионное число, поэтому для них заготовили новый термин – В-шар (по-английски B-ball).

И наконец, третье теоретическое ответвление в концепции Q-звезд. По ней, Q-звездами являются, по сути дела, сами Q-шары, которые в свободном состоянии в изрядном количестве сейчас населяют космос, зародившись еще на начальных стадиях формирования нашей Вселенной сразу же после Большого Взрыва. В эволюционном плане такие Q-звезды будут довольно стабильны по времени, а поэтому как-то предположить срок их жизни и последующий механизм возможного распада практически невозможно.

Нам сейчас трудно судить о жизнеспособности теории Q-звезд, а также о том, существуют ли они во Вселенной или нет. В то же время, если они и существуют, то являются весьма опасными субстанциями, поскольку до неимоверности непредсказуемо должны влиять на классические и ставшими уже для нас тривиальными объекты, включая наше Солнце и окружающие нас ближайшие звезды. Как знать, может они, действительно, способны погасить звезду главной последовательности, ускорив ее эволюционный процесс, как это показано в фильме «Солнечный свет»? Если так, то нынешнему поколению землян не стоит расслабляться по поводу запасов водорода в ядре нашего светила еще примерно на 4 миллиарда лет?

Ранее сообщалось о том, что Израиль планирует отправить на Луну свой космический аппарат.

Теги: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

Автор: Яков Властожицкий
Статей: 186

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован.Необходимы поля отмечены *

*