Od gwiazd zbudowanych z ciemnej materii, po gwiazdy dosłownie żyjące wewnątrz swoich partnerów - te układy gwiezdne są teoretycznie możliwe.
Każdego dnia "kąpiemy się" w blasku olbrzymiej, płonącej kuli gazu, która podtrzymuje życie na naszej planecie. W nocy spoglądamy na morze gwiazd, które występują w oszałamiającej różnorodności rozmiarów, kolorów i wieku. Wszystkie te obiekty świecą dzięki tej samej fuzji jądrowej, która napędza nasze Słońce. Jednak może się okazać, że to nie wszystko, co Wszechświat ma do zaoferowania.
Niektórzy astronomowie uważają, że istnieją tak zwane "egzotyczne gwiazdy", składające się z cząstek innych niż typowe elektrony, protony i neutrony, z których zbudowane jest nasze Słońce i wszyscy jego kuzyni. I chociaż te egzotyczne gwiazdy są wciąż hipotetyczne, naukowcy zaczynają znajdować dowody na to, że niektóre z nich mogą rzeczywiście istnieć. Poniżej przedstawiamy listę czterech najdziwniejszych i najbardziej egzotycznych gwiazd, które mogą unosić się w przestrzeni kosmicznej.
Niektórzy astronomowie uważają, że istnieją tak zwane "egzotyczne gwiazdy", składające się z cząstek innych niż typowe elektrony, protony i neutrony, z których zbudowane jest nasze Słońce i wszyscy jego kuzyni. I chociaż te egzotyczne gwiazdy są wciąż hipotetyczne, naukowcy zaczynają znajdować dowody na to, że niektóre z nich mogą rzeczywiście istnieć. Poniżej przedstawiamy listę czterech najdziwniejszych i najbardziej egzotycznych gwiazd, które mogą unosić się w przestrzeni kosmicznej.
Gwiazdy z ciemnej materii.
Dwie gromady galaktyk zderzyły się, tworząc pokazaną tutaj "Gromadę Pocisk". Zwykła materia jest pokazana na różowo, a reszta materii na niebiesko, co ujawnia, że ciemna materia dominuje w tej ogromnej gromadzie.Gwiazdy ciemnej materii mogły istnieć przed powstaniem pierwszych normalnych gwiazd. A jeśli są prawdziwe, mogą istnieć nawet dzisiaj.
W przeciwieństwie do tego, co można by sobie wyobrazić na podstawie nazwy tych teoretycznych gwiazd, byłyby one w większości zbudowane z normalnej materii. Mianowicie wodoru i helu tak jak nasze własne Słońce. Jednak te ciemne gwiazdy zawierałyby również znaczne ilości czegoś, co nazywamy jako "neutrina ciemnej materii".
W ten sam sposób, w jaki atomy tworzą normalną materię, neutrina są rodzajem hipotetycznych cząstek, które według niektórych fizyków mogą tworzyć ciemną materię. Niektóre teorie supersymetrii sugerują, że neutrina mogą być nawet WIMP-ami, czyli Słabo Oddziałującymi Masywnymi Cząstkami, które są powszechnym kandydatem na ciemną materię.
Jeśli teorie są poprawne, cząstki neutrino służą jako własna antymateria. Oznacza to, że jeśli kiedykolwiek się zetkną, ulegną całkowitej anihilacji, generując ogromne ilości energii i ciepła. Surowa moc anihilacji neutrino pozwoliłaby gwiazdom ciemnej materii płonąć przez miliardy lat, bez konieczności zapadania się w celu uruchomienia fuzji jądrowej, która jest warunkiem koniecznym dla normalnych gwiazd.
W rezultacie ciemne gwiazdy mogą być ogromnymi i rozdętymi olbrzymami, osiągającymi dziesiątki, a może nawet tysiące jednostek astronomicznych (AU - średnia odległość Ziemia-Słońce) średnicy. Jednak pomimo swoich rozmiarów, brak fuzji termojądrowej i stosunkowo niskie temperatury czynią te gwiazdy naprawdę ciemnymi, być może niewidocznymi dla ludzkiego oka.
Zanim jednak zaczniesz się zbytnio ekscytować gwiazdami zbudowanymi z ciemnej materii, powinieneś wiedzieć, że eksperymenty w zderzaczach cząstek nie przyniosły jeszcze przekonujących dowodów na istnienie neutrin. I dopóki to się nie stanie - lub dopóki ciemna gwiazda nie pojawi się na horyzoncie - te widmowe gwiazdy pozostaną hipotetyczne.
W przeciwieństwie do tego, co można by sobie wyobrazić na podstawie nazwy tych teoretycznych gwiazd, byłyby one w większości zbudowane z normalnej materii. Mianowicie wodoru i helu tak jak nasze własne Słońce. Jednak te ciemne gwiazdy zawierałyby również znaczne ilości czegoś, co nazywamy jako "neutrina ciemnej materii".
W ten sam sposób, w jaki atomy tworzą normalną materię, neutrina są rodzajem hipotetycznych cząstek, które według niektórych fizyków mogą tworzyć ciemną materię. Niektóre teorie supersymetrii sugerują, że neutrina mogą być nawet WIMP-ami, czyli Słabo Oddziałującymi Masywnymi Cząstkami, które są powszechnym kandydatem na ciemną materię.
Jeśli teorie są poprawne, cząstki neutrino służą jako własna antymateria. Oznacza to, że jeśli kiedykolwiek się zetkną, ulegną całkowitej anihilacji, generując ogromne ilości energii i ciepła. Surowa moc anihilacji neutrino pozwoliłaby gwiazdom ciemnej materii płonąć przez miliardy lat, bez konieczności zapadania się w celu uruchomienia fuzji jądrowej, która jest warunkiem koniecznym dla normalnych gwiazd.
W rezultacie ciemne gwiazdy mogą być ogromnymi i rozdętymi olbrzymami, osiągającymi dziesiątki, a może nawet tysiące jednostek astronomicznych (AU - średnia odległość Ziemia-Słońce) średnicy. Jednak pomimo swoich rozmiarów, brak fuzji termojądrowej i stosunkowo niskie temperatury czynią te gwiazdy naprawdę ciemnymi, być może niewidocznymi dla ludzkiego oka.
Zanim jednak zaczniesz się zbytnio ekscytować gwiazdami zbudowanymi z ciemnej materii, powinieneś wiedzieć, że eksperymenty w zderzaczach cząstek nie przyniosły jeszcze przekonujących dowodów na istnienie neutrin. I dopóki to się nie stanie - lub dopóki ciemna gwiazda nie pojawi się na horyzoncie - te widmowe gwiazdy pozostaną hipotetyczne.
Gwiazdy bozonowe.
W 2012 r. zderzenia cząstek w Wielkim Zderzaczu Hadronów odkryły długo poszukiwany bozon Higgsa, który, jak się uważa, jest bezpośrednio powiązany z siłą grawitacji.
ThomasMcCauley i Lucas Taylor/CMS Collection/CERN
Neutrina nie są jedynym rodzajem ciemnej materii, który, jak sugerują naukowcy, mógłby tworzyć gwiazdy. Niektórzy badacze uważają, że mogą istnieć gwiazdy z ciemnej materii zbudowane z bozonów. Cząstki bozonowe przenoszą podstawowe siły, w tym siłę silną, słabą i elektromagnetyczną. Na przykład fotony są bozonami, które przenoszą siłę elektromagnetyczną.
Jednak niektórzy naukowcy uważają, że ciemna materia może mieć swój własny bozon. Te ciemne bozony mogą być samą ciemną materią lub mogą po prostu powodować jej interakcje z regularną materią. Bozony ciemnej materii mogą również być w stanie łączyć się w gwiazdy ciemnej materii, choć zachowywałyby się one dość dziwnie.
Zwykłe gwiazdy, takie jak nasze Słońce, zbudowane są z fermionów, takich jak protony, elektrony i neutrony. Gwiazdy bozonowe byłyby natomiast zbudowane z bozonów, które rządzą się innymi prawami niż te, do których jesteśmy przyzwyczajeni w naszym codziennym życiu.
Na przykład fermiony w normalnych gwiazdach zachowują się jak ludzie. Dwie osoby nie mogą zajmować tej samej przestrzeni fizycznej w tym samym czasie i muszą na zmianę stać w danym miejscu. Natomiast bozony zachowują się bardziej jak fale w wodzie. Kiedy fale się spotykają, nie spychają się wzajemnie z drogi. Zamiast tego dodają się do siebie i tworzą większą falę. W fizyce nazywa się to kondensatem Bosego-Einsteina. Ciemna gwiazda bozonowa byłaby jak gigantyczny, gęsty kondensat Bosego-Einsteina w przestrzeni kosmicznej. Może też przypominać inny niezwykle zwarty obiekt - czarną dziurę.
W rzeczywistości, ostatnie badania opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters sugerują, że naukowcy mogli już być świadkami zderzenia dwóch gwiazd bozonowych. W maju 2019 roku Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory uchwyciło falowanie czasoprzestrzeni spowodowane zderzeniem dwóch dziwnie dużych czarnych dziur. Para miała odpowiednio około 66 i 85 razy większą masę od naszego Słońca, co jest więcej, niż obecne teorie sugerują, że powinno być możliwe poprzez śmierć masywnych gwiazd.
Możliwe, że każda z tych czarnych dziur była produktem wcześniejszej, mniejszej fuzji czarnych dziur. Jednak po sprawdzeniu tej opcji w swoich modelach, zespół zdał sobie sprawę, że taki wynik byłby nie do odróżnienia od zderzenia dwóch ciemnych gwiazd bozonowych.
Jeśli okaże się, że wszechświat jest pełen takich hipotetycznych ciemnych gwiazd bozonowych, wyjaśni to ostatecznie odwieczną zagadkę, dlaczego naukowcy nie byli w stanie wytropić ciemnej materii.
Jednak niektórzy naukowcy uważają, że ciemna materia może mieć swój własny bozon. Te ciemne bozony mogą być samą ciemną materią lub mogą po prostu powodować jej interakcje z regularną materią. Bozony ciemnej materii mogą również być w stanie łączyć się w gwiazdy ciemnej materii, choć zachowywałyby się one dość dziwnie.
Zwykłe gwiazdy, takie jak nasze Słońce, zbudowane są z fermionów, takich jak protony, elektrony i neutrony. Gwiazdy bozonowe byłyby natomiast zbudowane z bozonów, które rządzą się innymi prawami niż te, do których jesteśmy przyzwyczajeni w naszym codziennym życiu.
Na przykład fermiony w normalnych gwiazdach zachowują się jak ludzie. Dwie osoby nie mogą zajmować tej samej przestrzeni fizycznej w tym samym czasie i muszą na zmianę stać w danym miejscu. Natomiast bozony zachowują się bardziej jak fale w wodzie. Kiedy fale się spotykają, nie spychają się wzajemnie z drogi. Zamiast tego dodają się do siebie i tworzą większą falę. W fizyce nazywa się to kondensatem Bosego-Einsteina. Ciemna gwiazda bozonowa byłaby jak gigantyczny, gęsty kondensat Bosego-Einsteina w przestrzeni kosmicznej. Może też przypominać inny niezwykle zwarty obiekt - czarną dziurę.
W rzeczywistości, ostatnie badania opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters sugerują, że naukowcy mogli już być świadkami zderzenia dwóch gwiazd bozonowych. W maju 2019 roku Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory uchwyciło falowanie czasoprzestrzeni spowodowane zderzeniem dwóch dziwnie dużych czarnych dziur. Para miała odpowiednio około 66 i 85 razy większą masę od naszego Słońca, co jest więcej, niż obecne teorie sugerują, że powinno być możliwe poprzez śmierć masywnych gwiazd.
Możliwe, że każda z tych czarnych dziur była produktem wcześniejszej, mniejszej fuzji czarnych dziur. Jednak po sprawdzeniu tej opcji w swoich modelach, zespół zdał sobie sprawę, że taki wynik byłby nie do odróżnienia od zderzenia dwóch ciemnych gwiazd bozonowych.
Jeśli okaże się, że wszechświat jest pełen takich hipotetycznych ciemnych gwiazd bozonowych, wyjaśni to ostatecznie odwieczną zagadkę, dlaczego naukowcy nie byli w stanie wytropić ciemnej materii.
Gwiazdy kwarkowe.
Gwiazdy neutronowe to naprawdę dziwaczne obiekty, które są powszechne w naszym wszechświecie. Te bardzo gęste ciała gwiazdowe powstają podczas eksplozji dużych gwiazd. Jedna łyżeczka materiału z gwiazdy neutronowej może ważyć tyle, co góra na Ziemi.
Istnieje jednak inny typ hipotetycznej gwiazdy, który może sprawić, że nawet te ekstremalne obiekty będą wyglądały na oswojone. Nazywa się je gwiazdami kwarkowymi. Gwiazdy kwarkowe to teoretyczne obiekty, które plasują się gdzieś pomiędzy gęstością gwiazdy neutronowej a czarnej dziury. Są one zbudowane z kwarków, cząstek elementarnych, które służą jako budulec materii, łącząc się ze sobą w celu utworzenia protonów i neutronów w jądrach atomowych.
W ten sam sposób, w jaki gwiazdy neutronowe składają się prawie w całości z neutronów, gwiazdy kwarkowe składałyby się prawie w całości z kwarków. Naukowcy zasugerowali, że te dziwne gwiazdy mogą być pozostałościami po dużych gwiazdach neutronowych, których cząstki uległy rozrzedzeniu w ciągu eonów.
Blisko 20 lat temu NASA ogłosiła, że obserwacje wykonane za pomocą teleskopów kosmicznych Hubble'a i Chandra mogły uchwycić parę takich gwiazd kwarkowych. Pierwsza potencjalna gwiazda kwarkowa, nazwana RX J1856.5-3754, znajduje się w odległości zaledwie 400 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Korony Południowej. Astronomowie zauważyli, że gwiazda była znacznie gorętsza, niż się spodziewano, z temperaturą około 700 000 stopni Celsjusza i średnicą mniejszą niż 8 kilometrów. To zbyt mało, aby pasowało do wyobrażeń astronomów o gwiazdach neutronowych, co skłoniło niektórych do zasugerowania, że może to być gwiazda kwarkowa. Ostatecznie naukowcy zdali sobie sprawę, że gwiazda jest bardziej oddalona, a zatem chłodniejsza i większa niż początkowo sądzono, co wyklucza ją jako gwiazdę kwarkową.
Jednak inny kandydat na gwiazdę kwarkową, nazwany 3C 58, nie został ani potwierdzony, ani wykluczony. Dziwne zachowanie gwiazdy - takie jak drastyczne wahania temperatury - również nie jest zgodne z wyobrażeniami astronomów na temat standardowych gwiazd neutronowych. Ostatecznie, aby dowiedzieć się, czy gwiazdy kwarkowe istnieją naprawdę, jak również czy już je znaleźliśmy, konieczne są dalsze badania.
Istnieje jednak inny typ hipotetycznej gwiazdy, który może sprawić, że nawet te ekstremalne obiekty będą wyglądały na oswojone. Nazywa się je gwiazdami kwarkowymi. Gwiazdy kwarkowe to teoretyczne obiekty, które plasują się gdzieś pomiędzy gęstością gwiazdy neutronowej a czarnej dziury. Są one zbudowane z kwarków, cząstek elementarnych, które służą jako budulec materii, łącząc się ze sobą w celu utworzenia protonów i neutronów w jądrach atomowych.
W ten sam sposób, w jaki gwiazdy neutronowe składają się prawie w całości z neutronów, gwiazdy kwarkowe składałyby się prawie w całości z kwarków. Naukowcy zasugerowali, że te dziwne gwiazdy mogą być pozostałościami po dużych gwiazdach neutronowych, których cząstki uległy rozrzedzeniu w ciągu eonów.
Blisko 20 lat temu NASA ogłosiła, że obserwacje wykonane za pomocą teleskopów kosmicznych Hubble'a i Chandra mogły uchwycić parę takich gwiazd kwarkowych. Pierwsza potencjalna gwiazda kwarkowa, nazwana RX J1856.5-3754, znajduje się w odległości zaledwie 400 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Korony Południowej. Astronomowie zauważyli, że gwiazda była znacznie gorętsza, niż się spodziewano, z temperaturą około 700 000 stopni Celsjusza i średnicą mniejszą niż 8 kilometrów. To zbyt mało, aby pasowało do wyobrażeń astronomów o gwiazdach neutronowych, co skłoniło niektórych do zasugerowania, że może to być gwiazda kwarkowa. Ostatecznie naukowcy zdali sobie sprawę, że gwiazda jest bardziej oddalona, a zatem chłodniejsza i większa niż początkowo sądzono, co wyklucza ją jako gwiazdę kwarkową.
Jednak inny kandydat na gwiazdę kwarkową, nazwany 3C 58, nie został ani potwierdzony, ani wykluczony. Dziwne zachowanie gwiazdy - takie jak drastyczne wahania temperatury - również nie jest zgodne z wyobrażeniami astronomów na temat standardowych gwiazd neutronowych. Ostatecznie, aby dowiedzieć się, czy gwiazdy kwarkowe istnieją naprawdę, jak również czy już je znaleźliśmy, konieczne są dalsze badania.
Obiekt Thorne-Żytkow.
Obiekt Thorne'a-Żytkowa jest teoretycznym typem gwiazdy hybrydowej, która powstaje, gdy gęsta gwiazda neutronowa zostaje połknięta przez czerwoną supergwiazdę / Astronomy magazine.
Obiekty Thorne'a-Żytkowa są naprawdę dziwacznym rodzajem gwiazd podwójnych. Te teoretyczne, hybrydowe gwiazdy mieszczą gwiazdę neutronową wewnątrz olbrzymiej gwiazdy, co czyni je gwiezdnymi Matrioszkami.
Uważa się, że powstają one w wyniku zderzenia czerwonego olbrzyma lub czerwonego supergiganta z gwiazdą neutronową. Choć byłoby to niezwykle rzadkie, takie zderzenie może potencjalnie nastąpić, gdy dwie wędrujące gwiazdy przejdą zbyt blisko siebie; jednak znacznie bardziej prawdopodobne jest, że dojdzie do niego w bliskim układzie podwójnym. Gdyby jedna z gwiazd podwójnych w takim układzie przeszła supernową, pozostawiłaby po sobie gwiazdę neutronową. Ta potężna gwiezdna eksplozja mogłaby również dać pozostałej gwieździe neutronowej "kopa" w kierunku jej olbrzymiej sąsiadki, zmuszając je do zderzenia i połączenia się.
Fizycy Kip Thorne i Anna Żytkow (polska astrofizyk pracująca w Institute of Astronomy przy University of Cambridge) po raz pierwszy wymyślili te hybrydowe gwiazdy w 1977 roku, stąd ich nazwa. Jednak o obiektach Thorne'a-Żytkowa zrobiło się głośno w 2014 roku, kiedy to astronomowie zasugerowali, że znaleźli je w gwieździe o nazwie HV 2112. Jednak od tamtego czasu odkrycie to pozostaje kontrowersyjne.
Tak więc, choć równie fascynujące, jak wszystkie inne dzikie gwiazdy z tej listy, obiekty Thorne'a-Żytkowa również pozostają czysto hipotetyczne. Ale z drugiej strony, podręczniki astronomii są obecnie pełne opisów prawdziwych, szalonych obiektów kosmicznych, które przez długi czas były uważane za science fiction. Kto wie, jakie inne dziwaczne obiekty odkryjemy w nadchodzących latach?
Fizycy Kip Thorne i Anna Żytkow (polska astrofizyk pracująca w Institute of Astronomy przy University of Cambridge) po raz pierwszy wymyślili te hybrydowe gwiazdy w 1977 roku, stąd ich nazwa. Jednak o obiektach Thorne'a-Żytkowa zrobiło się głośno w 2014 roku, kiedy to astronomowie zasugerowali, że znaleźli je w gwieździe o nazwie HV 2112. Jednak od tamtego czasu odkrycie to pozostaje kontrowersyjne.
Tak więc, choć równie fascynujące, jak wszystkie inne dzikie gwiazdy z tej listy, obiekty Thorne'a-Żytkowa również pozostają czysto hipotetyczne. Ale z drugiej strony, podręczniki astronomii są obecnie pełne opisów prawdziwych, szalonych obiektów kosmicznych, które przez długi czas były uważane za science fiction. Kto wie, jakie inne dziwaczne obiekty odkryjemy w nadchodzących latach?
Źródło: astronomy.com
