
华盛顿:过去15年来,科学家们一直在寻找一种恒星的证据,这种恒星只是假设,但从未观测到。这种恒星不像太阳和其他普通恒星那样由原子融合提供能量,而是由一种叫做暗物质的神秘物质提供能量。
由于詹姆斯·韦伯太空望远镜能够回溯到宇宙的黎明,第一批可能是“暗星”的候选者已经被确定。
韦伯望远镜于2021年发射升空,去年开始收集数据,它发现的三个物体最初于去年12月被确定为宇宙中最早发现的一些星系,但研究人员表示,它们实际上可能是巨大的暗恒星。
暗物质是一种看不见的物质,它的存在主要是基于它在星系尺度上的引力效应,它可能是暗恒星的一个很小但至关重要的成分。据描述,这些恒星几乎完全由氢和氦构成——这两种元素在宇宙初期就存在了——其中0.1%的质量是以暗物质的形式存在的。但自我湮灭的暗物质将是它们的引擎。
暗物质对我们来说是看不见的——它不产生光,也不直接与光相互作用——但据认为,暗物质约占宇宙物质的85%,剩下的15%由恒星、行星、气体、尘埃等正常物质以及披萨和人等地球物质组成。
暗恒星的质量至少是太阳的100万倍,亮度至少是太阳的10亿倍,直径大约是地球到太阳距离的10倍。
“它们是又大又胖的野兽,”德克萨斯大学奥斯汀分校的理论天体物理学家凯瑟琳·弗里斯(Katherine Freese)说,她是发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的这项研究的资深作者。
“它们是由原子物质构成的,由它们内部的一点点暗物质提供动力,”弗里斯补充说。
与普通恒星不同的是,它们能够通过在太空中积聚落入其中的气体来增加质量。
“它们几乎可以无限地继续吸积周围的气体,达到超大质量状态,”科尔盖特大学天体物理学家、该研究的主要作者科斯明·伊利说。
它们不会像宇宙中第一代普通恒星那样热。正是这些恒星核心发生的核聚变产生了比氢和氦更重的元素。
这三颗天体被认为是潜在的暗恒星,可以追溯到宇宙历史的早期——一颗来自138亿年前宇宙大爆炸后的3.3亿年,另一颗来自大爆炸后的3.7亿年和4亿年。
Freese说,根据韦伯望远镜的数据,这些物体可能是早期星系,也可能是暗星。
Freese补充说:“一颗超大质量的暗恒星和整个星系一样亮,所以它可能是其中之一。”
Freese说,虽然没有足够的数据来对这三颗行星做出明确的判断,但韦伯可能能够获得其他类似原始天体的更全面的数据,这些数据可能提供暗星存在的“确凿证据”。
早期宇宙的条件可能有利于暗恒星的形成,在形成恒星的氢和氦云的位置有很高的暗物质密度。这种情况在今天极不可能发生。
2008年,Freese和两位同事首次提出暗星的存在,暗星的名字来源于20世纪60年代Grateful Dead乐队的歌曲《dark Star》。
Freese说:“如果能找到一颗拥有新型热源的新型恒星,那将是一件非常令人兴奋的事情。”“这可能会导致第一个暗物质粒子被探测到。然后你可以通过研究各种不同质量的暗恒星来了解暗物质粒子的特性。”