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研究认为暗物质催生宇宙首批恒星

常驻编辑 科普中国 2022-06-10 暗物质   首批   恒星   宇宙

6月9日报道 据美国今日宇宙网站6月5日报道,在当今宇宙中,暗物质作用并不大,但在宇宙初期,一些密度足够高的暗物质可能为新形成的恒星提供了能量来源。欢迎来到“暗星”的奇妙世界。DEp拜客生活常识网

最简单的暗物质模型非常无趣。它只是在那里释放引力。我们只有通过它对星系和宇宙中更大结构的微妙引力影响,才能得知它的存在。它不会与光、普通物质甚至与自身发生相互作用。此时此刻,你可能正在广阔的暗物质粒子海洋中遨游,却对此一无所知。DEp拜客生活常识网

但这种对暗物质的简单化描述存在几个问题。天体物理学家在对包括暗物质在内的星系的形成进行计算机模拟时发现,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察到的要密集得多,典型星系的卫星数量也比我们看到的多得多。DEp拜客生活常识网

因此,暗物质可能有点复杂。也许它还是不会与光或普通物质相互作用,但有时会与自身相互作用。不过,这种作用的强度不会太大,否则暗物质就会缩成一些小球,或者在很久以前就湮灭了。DEp拜客生活常识网

这种“相互作用但强度不大”的假设使天文学家很难想出办法进行验证,不过好在他们是一群非常聪明的人。DEp拜客生活常识网

最早期的宇宙(只有几亿年历史的时候)与今天截然不同。首先,那时的宇宙密度要高得多,因为所有的宇宙物质挤在一个比现在小得多的体积里。其次,那时的宇宙更暗,因为恒星和星系尚未形成。DEp拜客生活常识网

当时,宇宙由暗物质和中性氢和氦构成。后来在漫长的岁月中,所有这些物质在引力的作用下坍塌,形成越来越大的结构。最初的原恒星是一些密度很高的团块,体积不到太阳的千分之一。按照第一批恒星形成的传统理论,由于核心发生核聚变,这些团块逐渐扩大成为相当于太阳100倍大小的庞然大物。DEp拜客生活常识网

但根据几位天体物理学家在“档案库”预印本系统发表的一篇新论文,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,它们会释放出一些能量。每次撞击产生的能量并不多,但在宇宙早期,恒星形成的地点的密度可能足以让湮灭的暗物质成为主要角色。DEp拜客生活常识网

在这种情况下,宇宙中第一批恒星的能量不是来自核聚变,而是来自位于其核心的暗物质的湮灭。研究团队将其称为“暗星”,尽管这些恒星仍然基本由普通物质构成。这些恒星在现代宇宙中并不存在,由于暗物质的密度太低,我们现在无法在银河系中观测到它们。DEp拜客生活常识网

但研究人员认为,专门用于研究早期宇宙和第一批恒星形成的詹姆斯·韦布空间望远镜或许能够直接观测到这些暗星。DEp拜客生活常识网

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