黑洞恒星可能是太空中最奇异的物体

这个理论化的物体像黑洞一样扭曲了时空，但仍然释放出光。

上图：动画顺序：空间，有黑洞的空间，有理论拓扑孤子的空间。

一组物理学家用数学方法构建了一个奇特的物体，他们认为在地球上的观察者看来，这个物体看起来像黑洞，但实际上是一颗恒星。

这颗恒星是一个“拓扑孤子”：一个光滑、稳定的天体，尽管是理论上的。（斯格明子：Skyrmions，是另一种拓扑孤子）在这种情况下，支撑这个假想物体的、令人烦恼的复杂数学表明，它也会像黑洞一样扭曲空间，黑洞的引力场如此之强，连光都无法逃脱。但研究小组的计算表明，与黑洞不同的是，孤子释放的散射光实际上是可见的。

约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的物理学家、该研究的主要作者皮埃尔·海德曼（Pierre Heidmann）表示：“它们对应的引力物体不是由普通物质产生的，而是由时空本身的纯粹变形产生的。它们在不添加物质的情况下扭曲了时空的覆盖层，只是利用了时空本身的自由度。”

皮埃尔·海德曼认为，拓扑孤子是来自弦理论的引力理论的“引力解”，弦理论试图用与已知粒子对应的一维弦状实体，将广义相对论与量子力学结合起来。该团队的研究论文已被接受发表在《物理评论D》上。

2022年一篇描述孤子的论文的主要作者、研究报告的合著者、约翰霍普金斯大学的物理学家易布拉希马·巴赫（Ibrahima Bah）解释道：“我们的工作是从弦理论中开发出新颖的理想物体，这些物体看起来像黑洞，但从根本上说不是。这很重要，因为它使我们能够更好地了解如何寻找和测试黑洞之外的新物体，这些物体可能来自完整的引力理论。”

虽然，弦理论试图在最小的尺度上描述宇宙的本质，但它显然与最大的物体有关。（想想中子星吧，一些物理学家怀疑中子星可能是轴子的工厂，是解释暗物质的主要候选者。）大质量的宇宙包含着对亚原子宇宙有影响的强烈物理现象，反之亦然。

研究小组认为，黑洞和这些理论上的孤子可能以类似的方式散射光线。但与黑洞不同的是，孤子没有视界 —— 即黑洞周围的区域，任何物质都无法逃脱。因此，进入孤子的光可以逃离它，但是，是以混乱的方式逃离。

上图：一个理论化的拓扑孤子扭曲光的例子。

根据皮埃尔·海德曼的说法，光会被物体的强烈引力扭曲，以至于被观察到“很多模糊”，这是由光子在孤子周围旋转引起的，就像蝙蝠从地狱里出来一样。

从物体发出的散射光会非常暗淡，很难看到（或者，因为没有望远镜观察到这样的物体，所以不可能）。

皮埃尔·海德曼说：“玻色子恒星、引力星等都是奇异的致密物体，它们是通过向广义相对论中添加没有明确起源的奇异场，从自下而上的方法构建而成的。而拓扑孤子是由自上而下的方法构建的，在量子引力中有明确的描述和起源。”

换句话说，该团队认为，与先前理论中提出的物体相比，从未见过的孤子是弦理论中出现的奇异物体更合理的押注。

当然，在建造观测站来观测这些昏暗的、类似黑洞的物体之前，我们可能需要在地球上的弦理论研究上取得进展。曾经被视为爱因斯坦寻找大统一理论的迫在眉睫的解决方案，已经变成了长达数十年的缓慢燃烧。

在大型强子对撞机上发现超对称现象将支持这一理论，而且大型强子对撞机很快就会升级。但我们有点超前了，现在，沉浸在这个拓扑孤子的迷惘中吧。

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