不可思议的“暗物质星”

any941

宇宙中的超大质量黑洞是怎么来的？这是一个谜。有一种理论认为，这些黑洞可能与早期宇宙中的一种巨星有关。这种巨星比我们今天所能见到的最大恒星还要大得多。然而根据现代恒星演化理论，这样的巨星是不可能存在的。因此天文学家提出了一个假说，认为在宇宙的早期，存在一种“暗物质星”，它们不但是宇宙中的第一代恒星，还是超大质量黑洞的“种子”。
普通恒星的能量来自核聚变。组成恒星的物质在引力的作用下聚集在一起，如果没有核聚变产生能量，以向外压力的形式，抵御引力的收缩，恒星就无法长期稳定地存在。现代宇宙中的恒星，都处于这样一种动态的平衡中。但是在宇宙的早期，情况很不一样。
早期宇宙的密度比今天大，宇宙中的暗物质也比今天更集中。根据假说，暗物质会参与到首批恒星的形成中来。
“暗物质星”的主要成分和今天的恒星并没有多大区别，基本上都是氢和氦；但是不同的是，它们含有少量然而又足够多的暗物质粒子。
这一假说是基于当前最流行的暗物质理论建立起来的。当前的大部分科学家认为，暗物质是由一种“弱相互作用大质量粒子（WIMPs）”组成的。奇特的是，这种粒子同时是它们自身的反物质粒子，它们互相之间能够发生湮灭，释放出能量。因此“暗物质星”无需核聚变，就能够抵御引力的收缩。
据信，暗物质粒子只占“暗物质星”总质量的0.1%。虽然比例很小，但这么一点就足够了，它们能够维持“暗物质星”几百万甚至几十亿年的存在。
理论上，“暗物质星”可以长得很大。它们不但原理上和现代恒星不同，外观也大相径廷。由于“暗物质星”无需核聚变，因此它们的密度不如现代恒星那样高。它们看起来更像发着强光的松散云团。理论上，它们的直径可达10个天文单位，质量可达太阳的1000万倍，亮度可达太阳的100亿倍。而且只要内部存在暗物质，它们就能一直发光。
由于这些巨星的发光依赖暗物质的湮灭，因此它们是否存在的关键，就在于这样的暗物质粒子究竟是否存在。由于它们形成于暗物质比例接近四分之一的宇宙极早期，因此只要我们看得足够远，只要它们存在，我们就一定能够发现它们。
“暗物质星”的温度相对较低，大约在9700摄氏度左右。它们发出的光和太阳发出的光比较像，但是它们要比太阳亮得多。因此较低的温度和极高的亮度，成了它们与众不同的特点。根据这些特点，我们应该可以把它们识别出来。
假如未来这样的巨星能够被发现，那么我们对宇宙早期阶段的认识将会被改变。“暗物质星”是宇宙间真正的第一代恒星，它们形成的时间，大约是宇宙大爆炸后大约2亿年。
“暗物质星”也是宇宙中超大质量黑洞的“种子”。由于质量极高，暗物质湮灭停止后，它们就会塌缩成一个个巨大的黑洞，并在彼此合并的过程中越长越大，最终变成今天宇宙中的那些超级巨兽。
参考：
[Dark stars: a review] https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/79/6/066902


本文选自：今日头条

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