去年，天文學界創造了絕對的奇蹟。 全世界第一次共同關注黑洞陰影的實際影像。 這是多年工作的頂峰，是人類協作和技術獨創性的偉大成就。
而且，就像最好的科學突破一樣，它開啟了一個全新的探究世界。 對於由荷蘭拉德堡德大學和德國歌德大學的天文物理學家赫克托·奧利瓦雷斯 (Hector Olivares) 領導的團隊來說，這個問題是：我們如何知道M87* 是？
奧利瓦雷斯告訴 ScienceAlert：“雖然該圖像與我們對黑洞外觀的預期一致，但重要的是要確保我們所看到的確實是我們所想的。”
「類似於,星星的預測是並且能夠成長到數百萬個太陽質量並達到非常高的緻密性。 事實上，它們與超大質量黑洞共享這些特徵一些作者到提議一些超大品質緻密天體位於星系中心可以其實是玻色子星」。
因此，在一篇新論文中，奧利瓦雷斯和他的團隊計算了我們的望遠鏡中玻色子星的外觀，以及它與吸積黑洞的直接圖像有何不同。
玻色子星是最奇怪的理論物體之一。 它們與傳統的恆星不太相似，只是它們是一團物質。 但恆星主要由稱為粒子的粒子組成費米子- 質子、中子、電子，這些構成我們宇宙更重要部分的物質 - 玻色子星將完全由什麼組成？。
這些粒子——包括光子、膠子和著名的希格斯玻色子- 不遵循與以下相同的物理規則。
費米子受泡利不相容原理，這意味著不能讓兩個相同的粒子佔據同一空間。 然而，玻色子是可以疊加的。 當它們聚集在一起時，它們就像一個大粒子或物質波。 我們知道這一點，因為它是在實驗室中完成的，產生了我們所說的玻色愛因斯坦凝聚。
對於玻色子星，粒子可以被擠壓到一個可以用不同的值或尺度上的點來描述的空間。 如果玻色子的種類正確且排列正確，這個「標量場」可能會陷入相對穩定的排列。
至少理論上是這樣。 並不是說有人親眼目睹其中的實際情況。 具有形成這種結構所需質量的玻色子尚未被發現，更不用說具有超大質量黑洞質量的玻色子了。
如果我們能夠辨識出一顆玻色子星，我們就能有效地定位這種難以捉摸的粒子。
「為了形成像SMBH候選者一樣大的結構，玻色子的質量需要非常小（小於10-17電子伏特），」奧利瓦雷斯說。
「質量相似或更小的自旋 0 玻色子出現在幾個宇宙學模型中，並且，並被提議為不同名稱下的候選者（標量場暗物質、超輕軸子、模糊暗物質、量子波暗物質）。 這種假設的粒子極難探測到，但對看起來像玻色子星的物體的觀察將表明它們的存在。
玻色子星不會發生核融合，也不會發出任何輻射。 他們只是坐在太空中，看不見。 很像黑洞。
然而，與黑洞不同的是，玻色子星是透明的──它們缺乏阻止光子的吸收表面，也沒有事件視界。 光子可以逃離玻色子星，儘管它們的路徑可能會因重力而稍微彎曲。
但有些玻色子星可能被旋轉的等離子體環包圍——很像黑洞周圍的吸積盤。 它看起來非常相似，就像一個發光的甜甜圈，裡面有一個黑暗的區域。
因此，奧利瓦雷斯和他的團隊對這些等離子體環的動力學進行了模擬，並將它們與我們可能期望看到的黑洞進行了比較。
「我們使用的等離子體配置不是『手動』設定的（在合理的假設下），而是等離子體動力學模擬的結果。這使得等離子體能夠及時演化並形成像自然界一樣的結構，」奧利瓦雷斯解釋。
「透過這種方式，我們可以將玻色子星圖像（模仿黑洞陰影）中暗區的大小與等離子體不穩定性停止運行的半徑聯繫起來。反過來，這意味著暗區的大小不等於任意- 它將取決於玻色子星時空的特性- 並且還允許我們預測我們尚未模擬的其他玻色子星的大小。
他們發現玻色子星的陰影明顯小於質量相似的黑洞的陰影。 因此，M87* 可以被排除為玻色子星－至少按照該團隊的建模。
「從恆星動力學推斷出的 [M87*] 的質量與黑洞情況下對其陰影大小的預期一致，因此暗區太大，無法對應於類似於那些不旋轉的玻色子星我們研究了，”奧利瓦雷斯告訴ScienceAlert。
但團隊也考慮了事件視界望遠鏡的技術能力和局限性，該望遠鏡提供了第一張黑洞影像； 他們故意開始將結果視覺化，因為他們認為玻色子星可能看起來像 EHT 所成像的那樣。
這意味著他們的結果可以與未來的 EHT 觀測結果進行比較，以確定我們所看到的是否確實是一個超大質量黑洞。
如果不是的話，那就是一件大事了。 這並不意味著超大質量黑洞不存在——黑洞的質量範圍對玻色子星來說太寬了。 但這將暗示玻色子星是真實存在的，反過來這將對所有來自玻色子星的事物產生巨大的影響。早期宇宙的膨脹到尋找暗物質。
奧利瓦雷斯告訴 ScienceAlert：“這意味著宇宙標量場存在，並且在宇宙結構的形成中發揮重要作用。”
“超大質量黑洞的生長仍然沒有得到很好的理解，如果事實證明至少有一些候選者實際上是玻色子星，我們就需要考慮涉及標量場的不同形成機制。”
該研究發表於 7 月的《英國皇家天文學會每月通知。
