Ultrakompaktní hvězda. Kredit: CC0 Creative Commons.

Vesmír, to je sbírka neuvěřitelných podivností v ohromném prázdném prostoru. Fyzici teď do sbírky přidali další podivuhodný objekt. Není sice jasné, jestli takové věci skutečně existují, ale teoretické rovnice s nimi podle všeho nemají problém. Neuvěřitelně kompaktní neutronové hvězdy a černé díry se singularitou jsou pro vědu dost zvláštní. Nový objekt je ale ještě divnější.

Raúl Carballo-Rubio. Kredit: R. Carballo-Rubio.

Raúl Carballo-Rubio z italského institutu SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati) v článku publikovaném časopisem Physical Review Letters popsal zvláštní typ ultrakompaktní hvězdy, jejíž gravitační kolaps je vyvažován několika různými kvantovými jevy zároveň. Něco podobného funguje v neutronových hvězdách, kde je gravitace vyvažovaná odpudivou silou v degenerovaném plynu. V novém objektu Carballa-Rubia ale působí i odpudivá síla vytvářená polarizací kvantového vakua.

Když se hroutí hvězda, tak záleží na tom, jak je hmotná. Pokud hmotnost hvězdy přesahuje trojnásobek hmotnosti Slunce, tak převáží její gravitace a hvězda se zhroutí. Carballo-Rubio se zabýval tím, jestli i za tímto limitem hmotnosti mohou působit kvantově-mechanické jevy. Dostal se při tom k polarizaci kvantového vakua. Při této polarizaci dochází v elektromagnetickém poli ke vzniku párů elektronů s pozitrony. To jsou částice a antičástice, které se pak mohou vzájemně anihilovat. Tím vzniká odpudivá síla v nitru Carballo-Rubiova objektu, která působí proti gravitaci.

Logo: SISSA.

Polarizace kvantového vakua by v takovém případě poskytla další sílu, která přispívá k vyrovnání gravitace a zabraňuje totálnímu zhroucení hvězdy. Výsledkem by podle Carballa-Rubia mohla být extrémně hustá hvězda, která se chová podobně jako černá díra. Podobným objektů fyzici v minulosti říkali černé hvězdy nebo gravastary. Ultrakompaktní objekt Carballa-Rubia je vlastně něco jako kříženec mezi černou dírou a gravastarem.

Carballo-Rubio ve skutečnosti nepoužívá nic moc nového. Vzal ale několik ingrediencí z astrofyziky a kvantové fyziky, které smíchal do nového stabilního modelu. Zároveň tím ukazuje, že existují doposud nevyzkoušené konfigurace hvězdných objektů a že je možné je popsat překvapivě jednoduše.

Teoreticky to celé zní pěkně. Zatím ale samozřejmě není jasné, jestli takové objekty ve vesmíru skutečně existují. V minulosti se již objevilo několik scénářů s gravastary nebo podobnými objekty a nakonec se ukázalo, že by nebyly stabilní. Je možné, že i nový objekt Carballa-Rubia skončí podobně. Pokud má ale Carballo-Rubio pravdu, tak se ultrakompaktní hvězdy tohoto druhu před námi nebudou dlouho skrývat. Badatel je přesvědčen, že by je gravitační observatoře, jako je LIGO a VIRGO, mohly detekovat během příštího desetiletí. Takže, uvidíme.

Video: BCM II Day 1 Speaker VI: Raul Carballo Rubio


Literatura
SISSA press release, Physical Review Letters 120: 061102.