“暗星”：暗物质可能形成爆炸的恒星——找到它们有助于揭示它的成分

暗物质是一种幽灵般的物质，天文学家几十年来一直未能探测到，但我们知道它对宇宙中的正常物质（例如恒星和星系）有着巨大的影响。通过它对星系施加的巨大引力，它使星系旋转，给它们沿着轨道提供额外的推动力，甚至将它们撕裂。

就像宇宙嘉年华镜一样，它也会弯曲来自远处物体的光线，以产生扭曲或多重图像，这一过程称为引力透镜.

和最近的研究表明它可能会通过产生爆炸的明星来创造比这更多的戏剧性。

尽管暗物质对星系造成了严重破坏，但除了通过引力之外，人们对暗物质是否可以与自身相互作用知之甚少。如果它遇到其他力量，那一定很弱，否则就会被测量到。

暗物质粒子的可能候选者，由一类假设的弱相互作用的大质量粒子（或弱相互作用粒子），已经被深入研究，到目前为止还没有观察到的证据。

最近，其他类型的粒子，同样相互作用较弱但极轻，已成为人们关注的焦点。这些粒子，称为轴心, 是第一个 1970世纪XNUMX年代末提出至解决量子问题，但它们也可能符合暗物质的要求。

与无法“粘”在一起形成小物体的弱相互作用粒子不同，轴子可以做到这一点。因为它们很轻，所以大量的轴子必须解释所有的暗物质，这意味着它们必须挤在一起。但因为它们是一种亚原子粒子，称为玻色子，他们不介意。

事实上，计算表明，根据量子力学（支配原子和粒子微观世界的理论）的规则，轴子可能排列得非常紧密，以至于它们开始表现得很奇怪——集体表现得像波一样。这种状态称为玻色-爱因斯坦冷凝物，并且可能会出人意料地，让轴子形成“星” 他们自己的。

当波自行移动时就会发生这种情况，形成物理学家所说的“孤子”，这是一种可以移动而不会扭曲或分散的局部能量块。这在地球上经常出现在漩涡和漩涡中，或者是气泡环中。海豚在水下享受.

新的研究提供的计算表明，此类孤子最终会增大尺寸，成为一颗恒星，其大小与普通恒星相似或更大。但最终，它们变得不稳定并爆炸。

此类爆炸（称为“波塞新星”）释放的能量可与超新星（一颗爆炸的普通恒星）相媲美。鉴于暗物质远远超过宇宙中的可见物质，这肯定会在我们对天空的观测中留下痕迹。我们还没有找到这样的疤痕，但这项新研究为我们提供了一些值得寻找的东西。

观察测试

研究背后的研究人员假设周围的气体由普通物质组成，会吸收爆炸产生的额外能量，并将其中一些释放回来。由于这种气体大部分是由氢气组成的，我们知道这种光应该是无线电频率的。

令人兴奋的是，未来的观察平方公里阵列射电望远镜或许能够捕捉到它。

因此，虽然暗星爆炸产生的烟花可能隐藏在我们的视野之外，但我们也许能够在可见物质中找到它们的余波。这样做的伟大之处在于，这样的发现将帮助我们弄清楚暗物质实际上是由什么组成的——在这种情况下，很可能是轴子。

如果观察没有检测到预测信号怎么办？这可能不会完全排除这个理论，因为其他“类轴子”粒子仍然是可能的。然而，检测失败可能表明这些粒子的质量非常不同，或者它们与辐射的耦合并不像我们想象的那么强烈。

事实上，这种情况以前就发生过。最初，人们认为轴子耦合得如此强烈，以至于它们能够冷却恒星内部的气体。但由于恒星冷却模型表明恒星在没有这种机制的情况下也可以正常工作，因此轴子耦合强度必须低于最初假设的强度。

当然，不能保证暗物质是由轴子构成的。 WIMP 仍然是这场竞赛的竞争者，并且还有其他人.

顺便说一句，一些研究表明类 WIMP 暗物质也可能形成“暗星”。在这种情况下，恒星仍然是正常的（由氢和氦组成），暗物质只是为它们提供动力。

这些由 WIMP 驱动的暗星预计质量超大，并且在早期宇宙中仅存在很短的时间。但詹姆斯·韦伯太空望远镜可以观测到它们。最近的一项研究声称三个这样的发现，尽管陪审团仍不确定情况是否属实。

尽管如此，人们对轴子的兴趣正在与日俱增，并且有许多计划来探测它们。例如，期望轴子转换成光子当它们穿过磁场时，因此对具有一定能量的光子的观测是针对具有磁场的恒星，例如中子星，甚至太阳.

在理论方面，人们正在努力完善对不同类型暗物质的宇宙外观的预测。例如，轴子可以与 WIMP 区分开来顺便说一下他们弯曲光线的方式通过引力透镜。

凭借更好的观测和理论，我们希望很快就能解开暗物质之谜。

本文重新发表谈话根据知识共享许可。阅读原创文章.