「暗星」：暗物質可能形成爆炸的恆星——找到它們有助於揭示它的成分

暗物質是一種幽靈般的物質，天文學家幾十年來一直無法偵測到，但我們知道它對宇宙中的正常物質（例如恆星和星系）有著巨大的影響。透過它對星系施加的巨大引力，它使星系旋轉，給它們沿著軌道提供額外的推動力，甚至將它們撕裂。

就像宇宙嘉年華鏡一樣，它也會彎曲來自遠處物體的光線，以產生扭曲或多重影像，這個過程稱為引力透鏡.

和最近的研究表明它可能會通過產生爆炸的明星來創造比這更多的戲劇性。

儘管暗物質對星系造成了嚴重破壞，但除了透過重力之外，人們對暗物質是否可以與自身相互作用知之甚少。如果它遇到其他力量，那一定很弱，否則就會被測量到。

暗物質粒子的可能候選者，由一類假設的弱相互作用的大質量粒子（或 WIMP），已經被深入研究，到目前為止還沒有觀察到的證據。

最近，其他類型的粒子，同樣相互作用較弱但極輕，已成為人們關注的焦點。這些粒子，稱為軸子, 是第一個 1970年代末期提出至解決量子問題，但它們也可能符合暗物質的要求。

與不能「黏」在一起形成小物體的弱相互作用粒子不同，軸子可以做到這一點。因為它們很輕，所以大量的軸子必須解釋所有的暗物質，這意味著它們必須擠在一起。但因為它們是一種亞原子粒子，稱為玻色子，他們不介意。

事實上，計算表明，根據量子力學（支配原子和粒子微觀世界的理論）的規則，軸子可能排列得非常緊密，以至於它們開始表現得很奇怪——集體表現得像波一樣。這種狀態稱為玻色-愛因斯坦冷凝物，並且可能出人意料地，讓軸子形成“星” 他們自己的。

當波自行移動時就會發生這種情況，形成物理學家所說的“孤子”，這是一種可以移動而不會扭曲或分散的局部能量塊。這在地球上常出現在漩渦和漩渦中，或是氣泡環。海豚在水下享受.

新的研究提供的計算表明，此類孤子最終會增加尺寸，成為一顆恆星，其大小與普通恆星相似或更大。但最終，它們變得不穩定並爆炸。

此類爆炸（稱為「波塞新星」）釋放的能量可與超新星（一顆爆炸的普通恆星）相媲美。鑑於暗物質遠遠超過宇宙中的可見物質，這肯定會在我們對天空的觀測中留下痕跡。我們還沒有找到這樣的疤痕，但這項新研究為我們提供了一些值得尋找的東西。

觀察測試

研究背後的研究人員假設周圍的氣體由普通物質組成，會吸收爆炸產生的額外能量，並將其中一些釋放回來。由於這種氣體大部分是由氫氣組成的，我們知道這種光應該是無線電頻率的。

令人興奮的是，未來的觀察平方公里陣列射電望遠鏡或許能夠捕捉到它。

因此，雖然暗星爆炸產生的煙火可能隱藏在我們的視野之外，但我們也許能夠在可見物質中找到它們的餘波。這樣做的偉大之處在於，這樣的發現將幫助我們弄清楚暗物質實際上是由什麼組成的——在這種情況下，很可能是軸子。

如果觀察沒有偵測到預測訊號怎麼辦？這可能不會完全排除這個理論，因為其他「類軸子」粒子仍然是可能的。然而，檢測失敗可能表明這些粒子的質量非常不同，或者它們與輻射的耦合並不像我們想像的那麼強烈。

事實上，這種情況以前就發生過。最初，人們認為軸子耦合得如此強烈，以至於它們能夠冷卻恆星內部的氣體。但由於恆星冷卻模型顯示恆星在沒有這種機制的情況下也可以正常運作，因此軸耦合強度必須低於最初假設的強度。

當然，不能保證暗物質是由軸子構成的。 WIMP 仍然是這場競賽的競爭者，並且還有其他人.

順便說一句，一些研究表明類 WIMP 暗物質也可能形成「暗星」。在這種情況下，恆星仍然是正常的（由氫和氦組成），而暗物質只是為它們提供動力。

這些由 WIMP 驅動的暗星預計質量超大，並且在早期宇宙中僅存在很短的時間。但詹姆斯韋伯太空望遠鏡可以觀測到它們。最近的一項研究聲稱三個這樣的發現，儘管陪審團仍不確定情況是否屬實。

儘管如此，人們對軸子的興趣正在與日俱增，並且有許多計劃來探測它們。例如，期望軸子轉換成光子當它們穿過磁場時，因此對具有一定能量的光子的觀測是針對具有磁場的恆星，例如中子星，甚至太陽.

在理論方面，人們正在努力完善對不同類型暗物質的宇宙外觀的預測。例如，軸子可以與 WIMP 區分開來順便說一下他們彎曲光線的方式透過重力透鏡。

憑藉著更好的觀測和理論，我們希望很快就能解開暗物質之謎。

本文重新發表談話根據知識共享許可。閱讀原創文章.