太空中可能充斥著由玻色子構成的透明恆星

去年四月，全世界的目光都集中在黑洞闇影的圖像上，但是德國歌德大學的天文物理學家赫克托·奧利瓦雷斯（Hector Olivares）領導的研究團隊提出了這樣的疑問：我們如何知道M87*是個黑洞？

雖然照片正如我們對黑洞的預期相同，但是，這真的是黑洞，而不是玻色子星嗎？廣義相對論中預測，玻色子（Boson）星能夠增長到幾百萬個太陽質量，並達到非常緻密的狀態，如果真的能夠發現它，那麼它的長相就跟去年四月發現的M87*黑洞長的幾乎是相同的。

玻色子星是最奇特的理論天體之一，傳統的恆星是由費米子組成的，而這種奇特的天體則是由「有質量的」玻色子組成的。費米子受限於包利不相容原理，這意味著無法使兩個完全相同的粒子佔據在相同的空間，然而，玻色子可以疊加，它們在特定的環境中就像是一個大粒子或物質波，實驗室中已經可以重現這樣的場景，又被稱為玻色-愛因斯坦凝態。

在玻色子星的例子中，粒子可以被壓縮到一個空間裡，若以適合的玻色子及特定的排列方法，這個「場」就會成為一個穩定態，理論是如此，但目前仍未發現恆星級的類似結構，那就更不用說超大質量玻色子星了。玻色子星不會核融合反應，也不會發出任何輻射，就跟黑洞一樣，但是與黑洞不同，玻色子恆星是透明的，它們缺乏阻止光子的視界或表面，亦即光子可以逃離玻色子星，僅有路徑可以會受到重力的輕微影響而改變。

有些玻色子星可能被一圈電漿環所包圍，看起來就像是吸積盤，中間黑暗一片，如同一片發光的冬甩（donut =
甜甜圈），因此該研究團隊使用電漿動力模擬得到圖像，但同時他們也發現玻色子星的陰影會比同質量的黑洞陰影小得多，故M87*可能被排除在外。

但是超大質量黑洞可不止這一個，這也意味著他們的研究結果可以與未來事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope）的觀測結果互相比較，以確認該目標是否真的為一個超大質量黑洞。

【圖：皇家天文學會月報；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2020年7月20日出版的英國《皇家天文學會月報》