科學家提出了新的恆星類型，它們的能量來自暗物質粒子

宇宙開始是一片黑暗， 沒有星星或其他光源。 大爆炸後2億年， 第一批恆星開始形成， 之後一顆接一顆的恆星照亮了宇宙。最終這些恆星會熄 ，將形成生命所需的元素噴洒到宇宙中。如今科學家提出了新的恆星類型，它們的能量來自暗物質粒子。科學家將這些天體命名為 「暗星」 ，這些新型的恆星與如今已經形成的任何恆星都具有本質的差異。 如今的恆星 ， 比如太陽， 其能量的來源是核聚變 ， 即在恆星的核心中較輕的元素聚變為較重的元素 ， 比如氫燃燒成氦。 這個過程會產生抗衡引力的壓力 ， 否則太陽會發生坍縮。 與之相反， 在宇宙早期 ， 恆星的存在依賴於另一種更強大的熱源 ， 那就是暗物質湮滅。間接探測利用的也是同樣的湮滅過程，它搜索湮滅中產生的光子、電子正電子對以及中微子。

暗星在暗物質迷你暈圈的中心處形成， 迷你暈圈是星系巨大的球前身。如今的恆星己經沒有足夠的暗物質以提供大量能量了 ， 但最早的恆星處於暗物質非常豐富的環境中。早期的宇宙比現在緻密 ， 在早期的原恆星氣體中 ， 暗物質的濃度更高。就像科學家在1920年首次提出核聚變是恆星的能量來源一樣，暗物質湮滅可能會徹底改變我們對恆星運作方式的理解。

當宇宙2億歲的時候， 恆星形成的條件變得成熟了。 星系始於地球大小的暗物質球， 按照分層的方式逐漸形成。之後 ， 這些球併合成更加巨大的天體，形成越來越大的暈圈， 直到最終形成星系。 與暗物質一起， 原子物質也被吸引到這些暈圈的中心。在星系形成過程的中間 ， 質量相當於100萬個太陽的暈圈產生了。正是在這些暈圈裡，原恆星雲最終會開始坍縮，縮進這些暈圈的中心。在那裡，暗物質的丰度非常巨大。2007年之前，沒有人問過在星雲坍縮的過程中暗物質發揮著什麼樣的作用。科學家提出了這樣一個問題：原恆星雲中的弱相互作用大質量粒子的結果會是怎樣的？對這個問題進行研究後獲得的結果令科學家們很吃驚。如果三個條件都符合，那麼坍縮的星雲會變成暗星。這三個條件是，必須有足夠多的暗物質燃料，暗物質湮滅產物一定不能逃離恆星，暗物質的變熱一定要勝過所有的冷卻機制。湮滅過程的產物是高能粒子，它們被困在恆星中，使它變熱。這種熱源使氣態星雲無法進一步坍縮，相反形成了穩定的恆星一一暗星。

當時科學家沒有意識到暗星能像其他恆星一樣發光。 又經過一年的研究 ，發現暗星的能源雖然來自暗物質 ， 但它們可以非常明亮 ， 是天空中最明亮的天體， 可以持續發光數千萬年。 它們的亮度能夠達到太陽亮度的 10億倍， 因此可以觀測到它們。 目前哈勃空間望遠鏡可能已經觀察到了它們， 但望遠鏡的解析度不夠高， 還無法將暗星與星系區分開。 下一代設備韋伯空間望遠鏡將從2018年開始收集數據， 它應該能夠觀察到暗星。它們的溫度類似於太陽的溫度 ，但比太陽亮10億倍。

首先 ， 暗星的質量不是特別大 ， 大約相當於太陽的質量。但是它們的體積非常巨大 ， 相當於從太陽到地球軌道的距離。從恆星的標準來看 ， 它們的溫度比較低 ， 因此這些恆星上不會發生任何核聚變。 只要它們的溫度比較低 ， 便沒有什麼能夠阻止更多的質量落到這些恆星上。與普通的恆星不同，它們對額外物質的吸積不是自限性的。由於其表面溫度很低，因此不存在阻止進一步吸積的電離輻射。 越來越多的氫落到暗星上， 它們變得非常巨大， 質量能夠達到太陽的1000倍到1000萬倍。 20世紀60年代， 曾有科學家提出可能存在這種特大質量恆星 ， 但當時沒有提出形成這種恆星的機制。

只要暗物質一直提供燃料，暗星能夠存在數百萬年到數十億年。 時至今日 ，有些暗星依然存在 , 但大多數已經滅亡。 一旦它們耗盡了燃料,就會變小並變得更熱, 並開始進入核聚變的階段。 像如今的恆星一樣, 它們燃燒核物質。 氫被轉化為更複雜的元素, 比如碳、 氧、氮等, 這些元素構成了我們的世界。 然後其中一些物質被吹入太空中, 成為形成生命所必需的要素。

在經過短暫的核聚變階段後,暗星的大多數恆星物質坍縮成了巨大的黑洞。由暗星形成的黑洞或許能夠解決所謂的大黑洞問題。 在宇宙中,質量達到太陽質量1000倍到100億倍的巨大黑洞無處不在。對於它們來自哪裡,目前還沒有很好的解釋。每個星系的中心,包括銀河系的中心, 都存在巨大的黑洞。更難解釋的也就是在近130億年前就已經存在質量相當於10億個太陽的大黑洞了。 這些大黑洞的起源一直是個謎。 暗星或許能夠解決大黑洞問題。 當燃料耗盡後, 暗星會坍縮成質量相當於 1000個到 100億個太陽的黑洞。 它們可能就是大黑洞的起源。

暗星非常令人驚嘆。 它們的一個關鍵特性是, 它們幾乎完全由大爆炸產生的氫和氦構成 , 暗物質數量很少, 大約只佔暗星質量的1 %。 它們非常巨大,半徑可以達到從太陽到地球的距離。 不過, 就是這麼少量的暗物質便足以為暗星提供能源了 ， 這就是 「黑暗的力量」。 粒子湮滅是科學所能想像到的最強大的能源。 與核聚變不同 （ 核聚變的效率僅為1％ ， 只有原子核的聚合產生能量 ）， 湮滅的效率幾乎能達到100％。湮滅粒子的大部分質量被轉化為有用的燃料。

暗星是否存在，科學家們到現在還是一個迷，如果韋伯空間望遠鏡能夠探測到暗星，那麼科學家便能了解到暗物質粒子的性質。在理想的情況下，暗星或許對暗物質粒子的發現具有決定性的作用。是否存在暗星，還需科學家不斷探索與發現。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！