Ultrahustá neutronová hvězda. Kredit: NASA Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA).

Ve vesmíru se najde spousta podivností. Ale Buchdahlovy hvězdy patří k těm nejvíce vypečeným. Vypadají jako černé díry. Chovají se jako černé díry. Skoro jako by to byly černé díry. Ale v jedné zásadní věci se přece jenom liší. Nemají horizont událostí, takže z jejich gravitační náruče je možné uprchnout, tedy s nemalým úsilím.

Naresh Dadhich. Kredit: Centre for Theoretical Physics. Jamia Millia Islamia.

Stručně řečeno, Buchdahlovy hvězdy jsou nejhustší objekty, které mohou ve vesmíru existovat, aniž by se zhroutily do temnoty černé díry. Nikdo je nikdy neviděl. Je na pováženou, jestli takové objekty vůbec existují. Poněkud rázovitý fyzik Naresh Dadhich z indického centra Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics (IUCAA) v Puně je přesvědčený, že ano.

Astronomové počítají s tím, že existují černé díry, i když se notně vzpěčují naší představivosti a obsahují singularitu, se kterou je výjimečně obtížné pořízení. Vědí o bílých trpaslících, které tvoří zborcená hmota vyhořelého jádra hvězdy podobné Slunci.

Logo. Kredit: IUCAA.

Rovněž vědí o neutronových hvězdách, které vznikají z původně větších hvězd a jsou více zhroucené než bílí trpaslíci. Nemají ale jasno, nakolik je možné stlačit hmotu ještě za úroveň neutronové hvězdy. Jak moc zhroucená a hustá může být hmota, než se změní na černou díru.

Na konci 50. let na tom dělal německo-australský fyzik Hans Adolf Buchdahl, který poskytl jméno velice exotickým objektům, co by měly balancovat na ostří nože před zhroucením do černé díry. Podle Dadhicha jsou Buchdahlovy hvězdy mimici černých děr. Jejich pozorovatelné vlastnosti jsou téměř totožné. Dadhich v rovině teoretických výpočtů zkoumal, co se stane s energií hvězdy, která se začne hroutit do Buchdahlovy hvězdy.

Nakonec překvapivě dospěl k důvěrně známému viriálnímu teorému, podle něhož se celková kinetická energie systému částic rovná polovině potenciální energie. Viriální teorém se uplatňuje v řadě situací v astronomii, kdy je gravitační síla vyrovnaná s jinými silami. To znamená, že Buchdahlovy hvězdy, stále čistě teoreticky, mohou existovat jako stabilní objekty s definovanými vlastnostmi.

Je otázkou, jak tyhle nesmírně exotické objekty najít. Bude k tomu nutný další teoretický výzkum, který by mohl napovědět, co vlastně máme hledat. Pokud bychom ale přece jenom nějaké Buchdahlovy hvězdy našli, vyplatilo by se to. Mohly by nám prozradit leccos zajímavého o černých dírách, kterým jsou velmi podobné. Nemají totiž horizont událostí a zřejmě bychom si je mohli zvědavě prohlížet.

Video: Naresh Dadhich (IUCAA) "On the Kerr-NUT spacetime and its duality"

Literatura

Live Science 16. 1. 2023.

arXiv:2212.06745.