它偽裝成了黑洞:傳說中的一種神秘天體可能真實存在

2023-01-17     星空天文

原標題:它偽裝成了黑洞:傳說中的一種神秘天體可能真實存在

神秘的「布赫達爾星」。

科學家推測宇宙中存在一種神秘的天體:它會表現出種種黑洞才有的特徵——比如合併時會產生類似於黑洞合併產生的引力波,強大的引力會彎曲從它周圍經過的光線;但它卻不是黑洞——它沒有視界,進入它勢力範圍的物體理論上仍可離開它。

科學家稱這種神秘的天體為「布赫達爾星(Buchdahl star)」。

最早認為宇宙中存在「布赫達爾星」的,是德裔澳籍物理學家漢斯·阿道夫·布赫達爾(Hans Adolf Buchdahl)。他於1959年對物質所能形成的密度最大的非黑洞天體質量下限進行了探索。

布赫達爾吃驚地發現,當物質團塊的半徑,等於其質量的9/4乘以牛頓引力常數,再除以光速的平方時,它便能形成宇宙中密度最大的非黑洞天體。這被稱為「布赫達爾極限」。而緊鄰這個極限形成的非黑洞天體便被稱為「布赫達爾星」。

理論提出可能,觀測加以證實。科學家一直以來都在注意著宇宙中是否存在種種尚且只在理論上有可能的天體。現在人們已經普遍相信存在的黑洞,原本也只是一種理論可能。後來人們通過種種技術手段,至少是間接地確認了黑洞的存在。所以「布赫達爾星」自然也不應例外。可惜的是,一直以來人們都未能獲得這種神秘詭異天體的觀測證據。

也許「布赫達爾星」並不存在於現實中,但有沒有可能是我們還不夠了解它呢?一些科學家仍然試圖在理論上完善對它的認識,以尋找它身上可能存在的種種特徵。

最近一些科學家發現,「布赫達爾星」可能擁有一種非常常見,但也非常令人吃驚的特徵。假如它真的擁有這種特徵,則表明它在現實中確有可能存在,我們仍有機會在茫茫的宇宙中找到它。

大質量恆星在死亡之後其內核總是會崩潰坍縮。在坍縮的過程中,它會獲得負的引力勢能;與此同時,其內部由於所有粒子被迫在一個較小的體積內擠作一團,又會獲得動能。

研究人員發現,當一顆恆星坍縮成「布赫達爾星」後,它所擁有的總動能,總是等於它所擁有的總勢能的一半。而這種關聯性在許多引力和其他力達到平衡的狀況中都存在。

這一發現如果是確鑿的,那麼就意味著「布赫達爾星」是有可能處於穩定狀態的,是有可能存在於現實中的。而假如真的如此,那麼科學家一定還可以找到它身上所表現出來的種種「熟悉」的特徵。

假如「布赫達爾星」真的存在,並可以被我們找到,那麼由於它沒有視界,光可以離開它的表面,我們就可以對它進行細緻的研究。而對「布赫達爾星」進行研究,可以引導我們揭開黑洞內部的奧秘——因為它是物理特性最接近黑洞的非黑洞天體。

但是致命的是,根據當前的物理學認知,沒有一種已知的物質可以形成這樣的天體。

所以「布赫達爾星」究竟在哪裡呢?

參考

Equation of state for Buchdahl star and black hole

https://arxiv.org/abs/2212.06745

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-my/e15b0199fe0ce5600d756f8804f42cfe.html