暗星韦伯捕捉到暗物质驱动恒星的证据

在过去的 15 年里，研究人员一直在寻找一种独特类型恒星的证据，这种恒星已经被理论化，但从未被直接观测到——这种恒星的动力不是像太阳和其他普通恒星那样的原子聚变，而是由神秘的物质提供动力被称为暗物质——并且由于詹姆斯·韦伯太空望远镜能够回望宇宙的黎明，第一批成为“暗星”的候选者已经被发现。

韦伯于 2021 年发射并于去年开始收集数据，最初发现这三个物体是去年 12 月发现的宇宙中最早的星系之一，但根据研究人员的说法，它们可能是巨大的暗星。

暗物质是一种看不见的物质，其存在主要是根据其在银河系尺度上的引力效应而得知的，它将是暗星中虽小但至关重要的成分。这些恒星被描述为几乎完全由氢和氦组成——这两种元素存在于宇宙的婴儿期——其中 0.1% 的质量以暗物质的形式存在。但自湮灭的暗物质将成为它们的引擎。

暗物质对我们来说是不可见的——它不会产生光或直接与光相互作用——但被认为占宇宙物质的 85% 左右，其余 15% 包括恒星、行星、气体、尘埃和地球物质等普通物质就像披萨和人一样。

暗星的质量至少是太阳的一百万倍，光度至少是太阳的十亿倍，直径大约是地球与太阳之间距离的十倍。

“它们是巨大的浮肿野兽，”德克萨斯大学奥斯汀分校的理论天体物理学家、发表在《国家科学院院刊》杂志上的这项研究的资深作者凯瑟琳·弗里斯说。

“它们由原子物质构成，并由内部的一点点暗物质提供动力，”弗里斯补充道。

与普通恒星不同，它们可以通过积累落入太空中的气体来获得质量。

科尔盖特大学天体物理学家、研究主要作者科斯明·伊利 (Cosmin Ilie) 表示：“它们可以几乎无限期地继续吸积周围的气体，达到超大质量状态。”

它们不会像宇宙第一代普通恒星那样热。这些恒星核心发生的核聚变产生了比氢和氦更重的元素。

这三个被认为是潜在暗星的天体可以追溯到宇宙历史的早期——其中一个来自138亿年前宇宙大爆炸事件发生后的3.3亿年，其他天体则来自大爆炸事件发生后的3.7亿年和4亿年。砰。

弗里斯说，根据韦伯数据，这些物体可能是早期星系或暗星。

“一颗超大质量暗星的亮度相当于整个星系，因此它可能是其中之一，”弗里斯补充道。

弗里斯说，虽然没有足够的数据来对这三个物体做出明确的判断，但韦伯也许能够获得其他类似原始物体的更全面的数据，这些数据可以提供暗星的“铁证”证据。

早期宇宙的条件可能有利于形成暗星，在形成恒星的氢和氦云的位置具有高暗物质密度。如今，这种情况极不可能发生。

Freese 和两位同事于 2008 年首次提出暗星的存在，并以 20 世纪 60 年代 Grateful Dead 歌曲《Dark Star》命名。

弗里斯说：“找到一种具有新型热源的新型恒星真的非常令人兴奋。” “这可能会导致第一个暗物质粒子被检测到。然后你可以通过研究不同质量的各种暗星来了解暗物质粒子的特性。”