Wyobraźcie sobie obiekt, który wygląda jak czarna dziura. Teraz wyobraźcie sobie, że jego grawitacja zakrzywia światło obiektów znajdujących się za nim, dokładnie tak jak czarna dziura. I w końcu wyobraźcie sobie, że nie jest to czarna dziura, a gwiazda. Spokojnie, astronomowie póki co nie natrafili na taki obiekt w trakcie swoich obserwacji. Nie zmienia to jednak faktu, że czarne dziury też początkowo były tylko hipotetycznym artefaktem wynikającym z obliczeń, a teraz wiemy, że istnieją. Stąd i również te obiekty mogą okazać się prawdziwym mieszkańcem przestrzeni kosmicznej, o którym jeszcze nie słyszeliśmy. Wyniki symulacji wskazujące na nową klasę obiektów kosmicznych opublikowano właśnie w periodyku naukowym Physical Review D.
Czym jest topologiczny soliton?
Takim właśnie określeniem – z braku czegokolwiek lepszego – naukowcy ochrzcili obiekt, który pojawił się w symulacjach komputerowych. Obiekt taki z daleka wyglądałby jak rozmazany obraz czarnej dziury. Z bliska jednak wyglądałby zupełnie inaczej. Jak opisują fizycy, ów soliton zachowuje się jak czarna dziura, tzn. odkształca znajdujące się za nim obiekty kosmiczne tak jak ona, ale jednocześnie emituje słabe promieniowanie świetlne, które już z czarnej dziury nie byłyby w stanie się wydostać. Wszystko przez to, że światło, zamiast opadać za horyzont zdarzeń, ulega rozproszeniu na wszystkie strony i chaotycznie wydostaje się z pola grawitacyjnego obiektu. Zamiast zatem czarnej plamy jak w przypadku czarnej dziury, soliton wygląda rozmyty obiekt, wokół którego chaotycznie krąży promieniowanie elektromagnetyczne.
Autorzy symulacji wskazują, że są to pierwsze symulacje obiektów astrofizycznych wynikających z teorii strun, których wygląd na niebie można odtworzyć. Już wcześniej wszak tworzono modele gwiazd bozonowych czy grawagwiazd zbudowanych z nietypowych form materii i wykazujących efekty grawitacyjne podobne do tych, które powoduje soliton. Teraz jednak po raz pierwszy w ramach symulacji wykorzystano teorię strun do pogodzenia mechaniki kwantowej i ogólnej teorii względności.
Zaraz, czym są gwiazdy bozonowe?
W 2020 roku naukowcy z Uniwersytetu Radboud w Holandii opublikowali pracę, w której starali się sprawdzić, czy pierwsza w historii sfotografowana supermasywna czarna dziura w galaktyce M87 jest faktycznie czarną dziurą, czy też czysto hipotetyczną gwiazdą bozonową. Taka gwiazda bozonowa składałaby się z samych bozonów, byłaby całkowicie przezroczysta, nie emitowałaby żadnego promieniowania, a jedynie oddziaływałaby grawitacyjnie na swoje otoczenie. W efekcie można by było je obserwować jedynie dzięki otaczającym je rotującym dyskom plazmy.