暗物质可能为这些隐藏的恒星提供能量
这项研究背后的英美团队将它们命名为暗矮星。 不是因为它们是暗天体——恰恰相反——而是因为它们与暗物质的特殊联系，暗物质是当前宇宙学和天体物理学研究中最核心的话题之一。 “我们认为宇宙的 25% 是由一种不发光的物质组成的，这使得我们的眼睛和望远镜看不到它。 我们只能通过其引力效应来探测它。 这就是为什么我们称它为暗物质，“Jeremy Sakstein 解释说，夏威夷大学物理学教授，该研究的作者之一。 我们今天对暗物质的了解是它的存在以及它的行为方式——但还不知道它实际上是什么。 在过去的 50 年里，已经提出了几个假设，但没有一个能收集到足够的实验证据来占上风。 像 Sakstein 及其同事的研究这样的研究很重要，因为它们为打破这种僵局提供了具体的工具。 最著名的暗物质之一候选者是弱相互作用大质量粒子 （WIMPs） -- 与普通物质相互作用非常微弱的非常大质量粒子：它们穿过物体而不被注意，不发光，也不对电磁力做出反应（因此它们不反射光并保持不可见），并且仅通过引力效应显示自己。 这种类型的暗物质是暗矮星存在的必要条件。 “暗物质在引力作用下相互作用，因此它可能被恒星捕获，并且在他们体内积累。 如果发生这种情况，它也可能与自身相互作用并湮灭，释放出加热恒星的能量，“Sakstein 解释说。 普通恒星——就像我们的太阳一样——之所以发光，是因为核聚变过程发生在它们的核心中，产生大量的热量和能量。 当恒星的质量足够大，以至于引力以如此强烈的强度将物质压缩到中心，从而触发原子核之间的反应时，就会发生聚变。 此过程会释放一个巨大的能量，我们将其视为光。 暗矮星也会发光——但不是因为核聚变。 “暗矮星是质量非常低的天体，大约是太阳质量的 8%，”Sakstein 解释说。 如此小的质量不足以触发聚变反应。 因此，这些天体虽然在宇宙中很常见，但通常只发出微弱的光（由于它们相对较小的引力收缩产生的能量），科学家们称之为褐矮星。 然而，如果褐矮星位于暗物质特别丰富的区域——比如我们的银河系中心——它们就会变成其他东西。 “这些天体收集暗物质，帮助它们变成暗矮星。 你周围的暗物质越多，你能捕获的就越多，“Sakstein 解释说。 “而且，恒星内部的暗物质越多，通过湮灭产生的能量就越多。” 但所有这些都依赖于特定类型的暗物质。 “暗矮星要存在，暗物质必须由 WIMP 或任何与自身强烈相互作用以产生可见物质的重粒子组成，”Sakstein 说。 其他被提议解释暗物质的候选物质——比如轴子、模糊的超轻粒子或无菌中微子——都太轻了，无法在这些物体中产生预期的效果。 只有能够相互相互作用并湮灭成可见能量的大质量粒子才能为暗矮星提供动力。 然而，如果没有一种具体的方法来识别暗矮星，那么整个假设就没有什么价值。 出于这个原因，Sakstein 和同事提出了一个独特的标记：“有一些标记，但我们建议使用 Lithium-7，因为它确实是一种独特的效果，”这位科学家解释说。 锂 7 很容易燃烧，在普通恒星中很快就会被消耗掉。 “所以，如果你能够找到一个看起来像暗矮星的天体，你就可以寻找它的存在锂，因为如果它是褐矮星或类似的天体，它就不会存在。 像詹姆斯韦伯太空望远镜这样的 工具可能已经能够探测到暗矮星等极冷的天体。 但是，根据 Sakstein 的说法，还有另一种可能性：“你可以做的另一件事是观察整个天体群，并以统计方式询问是否用暗矮星的子群来描述它是否更好。 如果在未来几年我们设法识别出一个或多个暗矮星，那么该线索有多强支持暗物质是由 WIMP 组成的假设的？ “相当强。 对于轻暗物质候选者，比如轴子，我认为你无法得到像暗矮星这样的东西。 它们不会在恒星内部积累。 如果我们设法找到一颗暗矮星，它将提供令人信服的证据，证明暗物质很重，与自身的相互作用很强，但与标准模型的相互作用很弱。 这包括类别的 WIMP 中，但它也会包括一些其他更奇特的模型，“Sakstein 总结道。 观察暗矮星并不能最终告诉我们暗物质是 WIMP，但这意味着它要么是 WIMP，要么就所有意图和目的而言，行为都像 WIMP 的东西。