这个模拟黑洞会是一种新型的恒星吗？

学分：皮埃尔·海德曼/约翰霍普金斯大学
它看起来像一个黑洞，像黑洞一样弯曲光线，但它实际上可能是一种新型的恒星。
虽然这个神秘物体是一个假设的数学结构，但约翰霍普金斯大学研究人员的新模拟表明，太空中可能还有其他天体躲避地球上最好的望远镜。研究结果将发表在《物理评论D》上。
“我们非常惊讶，”领导这项研究的约翰霍普金斯大学物理学家皮埃尔海德曼说。“这个物体看起来和黑洞一模一样，但有光从它的暗点出来。
2015年对引力波的探测震撼了天体物理学界，因为它证实了黑洞的存在。受这些发现的启发，约翰霍普金斯大学的研究小组着手探索其他物体的可能性，这些物体可以产生类似的引力效应，但在地球上用超精密传感器观察时，这些物体可能会像黑洞一样通过，共同作者和约翰霍普金斯大学物理学家Ibrahima Bah说。
“当你没有黑洞时，你怎么知道？我们没有一个好方法来测试这一点，“Bah说。“研究像拓扑孤子这样的假设对象也将帮助我们弄清楚这一点。
新的模拟逼真地描绘了一个被约翰霍普金斯大学团队称为拓扑孤子的物体。模拟显示，一个物体从远处看起来像一张模糊的黑洞照片，但完全像其他近处的东西。
在这个阶段，对象是假设的。但事实上，该团队可以使用数学方程构建它，并通过模拟显示它的样子，这表明太空中可能存在其他类型的天体，即使是地球上最好的望远镜。
这些发现显示了拓扑孤子如何像黑洞一样扭曲空间 - 但行为与黑洞不同，因为它争先恐后并释放出无法逃脱真实洞的强大引力的微弱光线。
“光是强烈弯曲的，但它不像在黑洞中那样被吸收，而是以时髦的运动散射，直到某一点它以混乱的方式回到你身边，”海德曼说。“你看不到黑点。你会看到很多模糊，这意味着光线在这个奇怪的物体周围疯狂地旋转。
黑洞的引力场非常强烈，以至于光可以在距其中心一定距离的范围内绕着它运行，就像地球绕太阳运行一样。这个距离决定了洞“阴影”的边缘，因此任何入射光都会致命地击中科学家称之为“事件视界”的区域。在那里，没有什么可以逃脱——即使是光。
霍普金斯大学团队使用外太空的照片模拟了几个场景，就好像它们是用相机拍摄的一样，在镜头前放置一个黑洞和拓扑孤子。由于大质量天体的引力效应，结果产生了扭曲的图像。
“这些是天体物理学相关弦理论物体的首次模拟，因为我们实际上可以表征拓扑孤子和黑洞之间的差异，就好像观察者在天空中看到它们一样，”海德曼说。
在弦理论的各种结果的激励下，Bah 和海德曼在 2021 年发现了使用爱因斯坦的广义相对论构建拓扑孤子的方法。虽然孤子不是对新物体的预测，但它们是新量子引力物体与黑洞相比可能是什么样子的最佳模型。
科学家们以前已经创建了玻色星，引力星和其他假设物体的模型，这些模型可以对奇异形式的物质产生类似的引力效应。但这项新研究解释了宇宙内部运作的支柱理论，而其他模型则没有。研究人员说，它使用弦理论来调和量子力学和爱因斯坦的引力理论。
“这是一个精彩研究计划的开始，”Bah说。“我们希望在未来能够真正提出由量子引力产生的新型物质组成的新型超致密恒星。
该团队包括约翰霍普金斯大学物理学家Emanuele Berti。模拟中的拓扑孤子最初是在Bah小组于2022年发表的研究中构建的。
更多信息：成像拓扑孤子：阴影背后的微观结构，物理评论 D （2023）。journals.aps.org/prd/accepted/......bb8818b2c35a0d77cb4d .在arXiv上：arxiv.org/abs/2212.06837