环球快看点丨谁能把恒星摊成“薄饼”？

• 2022-11-18 09:03:50 来源：凤凰网

参考消息网11月17日报道据美国太空网站11月10日报道，“模糊的”暗物质可能会让星星形成巨大的“薄饼”。

(资料图片)

一种奇异暗物质的模型显示，首批恒星可能并非以个体形成，而是类似镶嵌在巨大的煎饼状薄片的小口袋。有研究小组称，这就导致了詹姆斯·韦布空间望远镜或许能够探测到的真正巨大恒星的形成。

天文学家手中所掌握的大量证据表明，宇宙中的绝大多数物质都是暗物质，这意味着它与光线或正常物质没有相互作用。例如，对于我们所能看到所有物质的引力来说，恒星围绕星系中心转圈的速度过快。当我们观察星系在星团内的运动时，也是同样的情景。对于所有可见物体所产生的微弱重力来说，宇宙网络——即遍布整个宇宙的星系大型结构排列——出现和发展的速度过快了。

因此，我们宇宙的很大一部分是不可见的，但我们还不知道这部分暗物质是由什么组成的。一种流行的说法即所谓的冷暗物质，这意味着暗物质是由某种奇异的粒子组成的，速度通常要比光速慢得多。尽管这一模型非常成功——它可以解释星系和结构的所有奇异观测结果——但它也确实存在一些缺陷。

首先，冷暗物质模型用在比星系更小的结构上就显得有些牵强，该模型对星系中心的物质预测远远超出了我们的观测，对小型卫星星系的预测也远远超过了我们所能探测到的。

要绕开这个问题的一个方法就是让冷暗物质变得“模糊”一些。如果暗物质是由一种极微小粒子——例如比电子还要小10的22次方——组成的，那么它就可以足够轻，其量子波的特质就能够大规模显现。因此这些微粒不会以点状物质形态存在，而会是模糊的，且它们的存在会散布在超过1000光年的广袤区域中。

通过使暗物质变得模糊起来，粒子的波的特性有效地在散布在广袤的距离中，这就解决了冷暗物质所面临的许多累积问题。换句话说，这一模型阻止了暗物质构建小于1000光年的结构。

由于设计这个模型就是要解释现有的观测，要做好科学工作，就必须走出去，找到一些新的方法来检验这一理念。在提交给《天体物理学杂志通讯》并通过“档案库”预印本系统作为预印本的一篇论文中，天文学家们开发出了早期宇宙的计算机模拟以及首批恒星的外观。他们允许暗物质变得“模糊”，并观察这如何改变正常物质的进化和恒星的发展。

恒星和星系需要暗物质才能形成。宇宙在持续膨胀，因此它需要大量引力才能将一团气体拽到一起，以获得足够高的密度来触发核聚变以及恒星形成的开始。而宇宙中的正常物质根本不足以让这种情况发生。但早期宇宙中的暗物质团充当了引力孵化器，能够吸引来足够多的正常物质以形成恒星和星系。

因此，如果你改变暗物质的特性，例如使之变得模糊，就能改变恒星和星系的进化方式。

研究人员在模拟中发现，当暗物质变得模糊时，它会改变恒星的形成过程。如果是在普通的冷暗物质中，深埋在散布于宇宙各处的微小独立口袋中的恒星会首先散发出光芒。但如果是模糊暗物质的话，巨大的煎饼状的二维薄片会首先形成。

然后这个大煎饼迅速破碎成一个个口袋，最终发展成恒星。用恒星群填满一个宇宙，正如一般冷暗物质的设想。但研究人员发现了一个可见的关键差异。

由于二维薄饼质量太大，而且坍塌速度太快，第一代恒星比冷暗物质设想预测的要大得多。模糊暗物质模型的首批恒星中的质量可以达到太阳的100万倍。而冷暗物质最多可以产生比太阳大几百倍的恒星。

由于体型巨大，这些恒星会很短命。而眨眼间，第一代恒星就会消失在超新星爆炸的猛烈风暴中。随着薄饼的消散，正常的恒星形成将开始，宇宙也开始愈发像我们现在所处的宇宙了。

尽管詹姆斯·韦布空间望远镜无法直接观测到宇宙中出现的第一批恒星，但它能够拍摄到一些最早的星系，这里可能包含原始一代恒星的些许残余。研究人员预测，如果韦布空间望远镜完全看不到第一代恒星，那么就可能证实研究小组的设想，因为在他们的模型中，所有的第一代恒星都会很快消亡。

标签： 冷暗物质

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