Ny stjerne beskrevet i en model, der kombinerer relativitetsteori og kvantemekanik

En ny slags stjerne rapporteres i en undersøgelse af SISSA postdoc-forsker Raúl Carballo-Rubio. I et papir for nylig offentliggjort i Fysiske anmeldelsesbreve , Carballo-Rubio beskriver en ny matematisk model, der kombinerer generel relativitetsteori med den frastødende effekt af kvantevakuumpolarisering. Resultatet er en beskrivelse af en ultrakompakt konfiguration af stjerner, som videnskabsmænd tidligere troede ikke eksisterede i ligevægt.

"Som en konsekvens af de tiltrækkende og frastødende kræfter, der er i spil, en massiv stjerne kan enten blive en neutronstjerne, eller blive til et sort hul" siger Carballo-Rubio. I neutronstjerner, stjerneligevægt er resultatet af balancen mellem tyngdekraften, en tiltrækningskraft, og en kvantemekanisk frastødende kraft kaldet degenerationstryk. "Men hvis stjernens masse bliver højere end en vis tærskel, omkring tre gange solmassen, ligevægten ville blive brudt, og stjernen kollapser på grund af tyngdekraftens overvældende træk. "

I undersøgelsen, Carballo-Rubio undersøgte muligheden for, at yderligere kvantemekaniske kræfter, der forventes at være til stede i naturen, tillader nye ligevægtskonfigurationer for stjerner over denne tærskel. Den ekstra kraft er en manifestation af kvantevakuumpolarisationseffekten, hvilket er en robust konsekvens af at blande tyngdekraften og kvantemekanikken i en semiklassisk ramme. "Det nye i denne analyse er, at for første gang, alle disse ingredienser er blevet samlet i en fuldstændig konsistent model. I øvrigt, det har vist sig, at der eksisterer nye stjernekonfigurationer, og at disse kan beskrives på en overraskende enkel måde."

Der er stadig flere vigtige spørgsmål, der skal undersøges, herunder de observationsmæssige anvendelser af disse resultater. "Det er endnu ikke klart, om disse konfigurationer kan realiseres dynamisk i astrofysiske scenarier, eller hvor længe ville de vare, hvis dette er tilfældet." Fra et observationsperspektiv, disse "semiklassiske relativistiske stjerner" ville være meget lig sorte huller. Imidlertid, selv små forskelle ville være mærkbare i den næste generation af gravitationsbølgeobservatorier:"Hvis der er meget tætte og ultrakompakte stjerner i universet, ligner sorte huller, men uden horisonter, det burde være muligt at opdage dem i de næste årtier."