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研究认为暗物质催生宇宙首批恒星


时间:2022-06-09  来源:  作者:  点击次数:


据《今日美国》宇宙网站6月5日报道,暗物质在当今宇宙中并没有太大的作用,但在宇宙早期,一些足够高密度的暗物质可能会为新形成的恒星提供能源。欢迎来到“暗星”的奇妙世界。

最简单的暗物质模型很无聊。它只是为了释放重力。只有通过它对星系和宇宙中更大结构的微妙引力影响,才能知道它的存在。它不会与光、普通物质甚至自身发生相互作用。此时此刻,你可能正在暗物质粒子的汪洋大海中畅游,却对此一无所知。

但是这种对暗物质的简化描述有几个问题。天体物理学家在模拟包括暗物质在内的星系形成时,发现过于简单的暗物质粒子并不符合事实。星系的核心比我们观测到的密度大得多,典型星系的卫星数量也比我们看到的多得多。

所以暗物质可能有点复杂。也许它仍然不会与光或普通物质相互作用,但有时它会与自身相互作用。不过这种作用的强度不会太大,否则暗物质早就收缩成一些小球或者湮灭了。

这种“相互作用但强度较弱”的假设,让天文学家很难想出验证的办法,不过好在他们是一群非常聪明的人。

最早的宇宙(当时只有几亿岁)与今天大不相同。首先,当时宇宙的密度要高得多,因为所有的宇宙物质都被挤到了比现在小得多的体积里。其次,当时宇宙比较暗,因为恒星和星系还没有形成。

当时宇宙由暗物质和中性氢氦组成。后来在漫长的岁月里,这些物质都在重力的作用下坍缩,形成越来越大的结构。起初,原恒星是致密的团块,不到太阳大小的千分之一。根据第一颗恒星形成的传统理论,由于核心的核聚变,这些团块逐渐膨胀成一个100倍于太阳大小的庞然大物。

但根据几位天体物理学家在“档案”预印本系统中发表的一篇新论文,该理论可能有所不同。如果暗物质确实与自身相互作用,那么当暗物质粒子碰撞时,会释放一些能量。每次撞击产生的能量并不多,但在早期宇宙中,恒星形成的地方密度可能足以让湮灭的暗物质发挥主要作用。

在这种情况下,宇宙中第一批恒星的能量并不是来自核聚变,而是来自其核心暗物质的湮灭。研究小组称之为“暗星”,尽管这些恒星仍然基本上由普通物质组成。这些恒星在现代宇宙中并不存在。因为暗物质的密度太低,所以我们现在在银河系里观测不到它们。

但研究人员认为,致力于研究早期宇宙和第一批恒星形成的詹姆斯韦伯太空望远镜或许能够直接观测到这些暗星。


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