“暗星”假说得到证实？詹姆斯・韦布望远镜可能拍摄到 3 颗“暗物质星”

科学家最近通过分析詹姆斯韦伯太空望远镜拍摄的图像，发现了三个可能是所谓“暗星”的古老物体——一种由暗物质驱动的新型恒星。 但是，不要让这个名字欺骗了您。 科学家认为，这些暗星的亮度可以比太阳亮100亿倍以上。

文|陈强

暗物质是一种神秘的、不可见的物质，不与光和其他电磁辐射相互作用，因此科学家只能通过其对可见物质的引力效应来推断其存在。

通过对引力透镜、星系中恒星运动以及宇宙微波背景辐射的观测，科学家发现暗物质在星系、星系团和宇宙中大量存在，其质量远大于暗物质的总和。宇宙中所有可见物质的质量。 最新数据显示，整个宇宙的构成中，常规物质占4.9%，而暗物质占26.8%，剩下的68.3%是暗能量。

尽管暗物质在宇宙中发挥着关键作用，但它的物理起源仍然是个谜。 科学家怀疑暗物质是由不可见的粒子组成，它们既不反射也不吸收光，但能够产生引力效应。 世界各地的各种实验正在尝试检测这种类型的粒子。 其中，最有希望的候选者被称为弱相互作用大质量粒子（WIMP）。

宇宙中暗物质如此之多，那么会有暗物质驱动的恒星吗？

宇宙的第一颗恒星可能是暗星

我们知道恒星的形成始于分子云，分子云是由气体和尘埃组成的一大块星际物质。 当分子云的某个区域在自身重力作用下塌陷时，其密度和温度逐渐增加，直到中心区域的温度足以使分子云的氢发生融合。 核聚变产生的热量阻止分子云进一步塌缩，此时一颗新恒星诞生。

但在2008年，一些科学家提出，宇宙中第一批恒星并不是由氢核聚变驱动的，而是由暗物质湮灭驱动的。 这样的恒星被称为“暗星”。 他们的理论基于暗物质粒子的反粒子就是它本身的假设。 因此，当暗物质粒子相互碰撞时，它们会湮灭并产生热量。

暗星的具体形成过程是这样的：在早期宇宙的原始星系中心，会存在非常密集的暗物质团块，以及主要由氢和氦组成的分子云； 当分子云冷却时，它会塌缩，随着密度的增加，暗物质粒子会更频繁地湮灭并产生越来越多的热量，这将阻止分子云进一步塌缩。 这时，暗星就形成了。

暗星的热源会均匀分布，而不是像普通恒星那样集中在核心。 此外，与普通恒星不同的是，暗星会不断积累更多的气体和暗物质，变得比普通恒星更大、更亮。 有了足够的暗物质，暗星的质量可以达到太阳质量的数百万倍，亮度也可以达到太阳的100亿倍以上。 因此，如果我们用望远镜观察它们，它们看起来更像星系。

暗星有助于解决多个宇宙之谜

最近，一组科学家分析了詹姆斯韦伯太空望远镜拍摄的图像，发现了三个最初被认网为是星系的天体，它们与暗星的特征非常匹配。

这 3 个候选暗星（JADES-GS-z13-0、JADES-GS-z12-0 和 JADES-GS-z11-0）最初于 2022 年 12 月被识别为星系。通过光谱分析，科学家确定它们网形成于大约大爆炸后 3.2 亿年和 4 亿年，使它们成为有史以来观测到的最早的天体之一。

如果暗星的发现得到证实，它将解开宇宙演化之谜。 根据最新的观测数据，宇宙中最早的星系似乎比传统的宇宙学模型出现得更早。 大多数科学家认为，这个问题可以通过对理论进行小的修改来解决。 但或许，这些所谓的星系只是极其明亮的微弱恒星。 因为暗星的形成速度显然会比星系的形成速度更快。

当暗星耗尽暗物质时，它们会塌缩成黑洞，这可能是许多星系中心超大质量黑洞的起源。 因此，暗星的存在也可以解释为什么宇宙中有如此多的超大质量黑洞。

当然，最重要的是暗星有助于揭示暗物质的本质。 但我们还不知道暗物质粒子网的反粒子是否就是它本身。 即便如此，由暗物质湮灭驱动的恒星能否稳定仍然是一个问题。 因此，对于这一新发现，目前还存在不少疑点。

然而，这些科学家认为，如果这三个天体是暗星，它们的光谱应该具有独特的氦谱线。 但到目前为止，詹姆斯韦伯太空望远镜还无法给出这方面的数据。 科学家计划在不久的将来使用望远镜对它们进行进一步的观测。

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