研究表明，银河系中心的“不朽”恒星可能找到了无尽的能量来源

降法讲顾

银河系星系中心的插图，显示了我们的超大质量黑洞被气体盘和星团包围。（图片来源：ESA–C.Carreau）

据美国生活科学网站（Andrey Feldman）：一项新的研究表明，一个围绕银河系中心旋转的特殊星团可能会通过不断捕获和破坏其核心的暗物质粒子而变得“不朽”。

通过对恒星演化的计算机模拟，研究人员发现，这些恒星引力捕获的暗物质粒子可能会在恒星内部频繁碰撞并“湮灭”，转化为普通粒子，同时释放大量能量。

研究人员表示，即使在恒星的常规核燃料供应耗尽后，这种额外的能源也可以保持恒星的稳定性，并有可能使其不朽。

“恒星在核聚变中燃烧氢，”该研究的主要作者、斯德哥尔摩大学天体粒子物理学博士候选人Isabelle John通过电子邮件告诉《现场科学》。“由此产生的向外压力平衡了引力产生的向内压力，使恒星保持稳定平衡。”

然而，在银河系中心黑洞附近发现的许多恒星似乎比恒星演化理论预测的要年轻得多。为了调查这个谜团，研究人员测试了这些恒星是否可以从银河系中心大量存在的暗物质中获取能量。

约翰说：“我们的模拟表明，如果恒星能够收集大量的暗物质，并在恒星内部湮灭，这可以提供类似的向外压力，使恒星由于暗物质湮灭而不是核聚变而稳定——因此恒星可以使用暗物质代替氢作为燃料。”。“重要的区别在于，恒星耗尽了氢，这最终会导致它们死亡。另一方面，恒星可以持续收集暗物质。”

这项研究于5月发表在预印本服务器arXiv上，尚未经过同行评审。

藐视星空理论



詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的银河系中心50光年宽部分的图像。在这张射手座C区的照片中，估计有50万颗恒星闪耀着光芒。（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、S.Crowe（UVA））

恒星演化是一门研究得很好的学科。恒星的年龄、光度、大小和温度之间的关系已经用理论和天文数据高精度地推导出来。然而，最近的观测表明，银河系中心附近恒星的性质违背了公认的恒星演化理论。

约翰解释道：“我们银河系中最内层的恒星，即S星团，表现出一系列其他地方都没有的特性：目前尚不清楚它们是如何如此靠近中心的，那里的环境被认为对恒星形成相当不利。”。“如果恒星从其他地方移动到那里，它们似乎也比预期的要年轻得多。此外，似乎出乎意料地有很多重恒星。”

S星团恒星的这些奇怪特性可以通过其内部存在额外的能量来源来解释。例如，这种额外的能量来源可以使恒星以较低的速度燃烧氢——这是一种常见的能量来源——导致它衰老得更慢，看起来比实际年龄更年轻。

在他们最近的研究中，John与斯德哥尔摩大学的Tim Linden和斯坦福大学SLAC国家加速器实验室的Rebecca K.Leane一起提出，这个来源可能是暗物质粒子的湮灭。这一解释与这样一个事实相一致，即人们认为有更多的暗物质潜伏在银河系的中心，也就是观察到奇怪恒星的地方。

约翰说：“在银河系的大部分区域，暗物质密度不足以影响恒星。”。“但在银河中心，暗物质的数量非常高，可能比地球上高出数十亿倍。”

虚拟毁灭

为了验证他们的假设，研究人员对一颗被暗物质云包围的恒星的生命周期进行了计算机模拟，暗物质云的密度与银河系中心的密度相匹配。他们假设暗物质由相互作用较弱的大质量粒子组成，大质量粒子是暗物质成分的主要候选者之一。

由于暗物质粒子尚未在实验室实验中发现，因此它们与普通物质相互作用的强度以及相互湮灭的速率尚不清楚。但研究表明，对于这些数量的某些值，基于暗物质的能量产生机制完美地解释了S星团恒星的观测特性。

然而，为了证实他们的解释，作者认为需要在银河系中心附近发现更多的恒星。此外，必须对已知恒星的参数进行更精确的测量，以可靠地将观测结果与理论预测进行比较。研究人员表示，希望在不久的将来，使用智利的超大望远镜或夏威夷的凯克天文台进行这样的观测是可能的。

约翰说：“对S星团恒星的更精确观测将为我们提供更多关于这些恒星和正在进行的过程的信息。”。“这将表明观测结果是否与我们的模拟一致，或者对其不寻常性质的其他解释是否变得更加有利。”