宇宙中或存在一种神秘天体：可能有助于解释暗物质

导读：据国外媒体报道，宇宙中也许四处隐藏着一种奇特的天体，它们形同恒星，行为方式却如同一颗巨大的原子。

北京时间11月8日消息，据国外媒体报道，宇宙中也许四处隐藏着一种奇特的天体，它们形同恒星，行为方式却如同一颗巨大的原子。研究人员近日首次对这些奇特的“量子恒星”的形成方式进行了解释。假如这些天体真的存在，也许有助于解释暗物质（一种占据了宇宙质量的27%、但不会发射光线的未知物质）。

资料图

它们也许还是明亮、快速的宇宙射电暴的来源，而这种射电暴一直令天文学家困惑不解，甚至助长了外星文明之说。

不同于普通恒星，这些所谓的“轴子星”（假设真的存在）并不会发光。它们的颜色十分黯淡，因为构成它们的假想粒子“轴子”很可能是一种暗物质。各种理论预测的轴子质量相差很大，但基本都认为轴子质量极轻，可能仅有质子的1031分之一。

冰冷黯淡的恒星

若轴子真的存在，它们几乎不会发生相互作用。但如果引力能够设法将它们聚集在一起，它们就会形成一个极为奇特、不同于任何恒星的致密球体。这是因为轴子是一种玻色子，即光子所属的一类粒子。

在量子物理中，粒子的能量是离散的，即粒子处于特定的能量等级上。与电子和质子所属的“费米子”不同，如果是玻色子，则多个粒子可以同时处于同一能级。在轴子星中（或者更宽泛地说，在玻色子恒星中），每个轴子都将处于最低能级上，因此整个恒星都会表现出相同的量子行为，如同一个巨大的粒子。

这种奇特的物体又叫“玻色-爱因斯坦凝聚物”。科学家在实验室中将原子冷却到接近绝对零度，便可造出这种物质。这种凝聚物在实验室中还可形成超流体，即摩擦力为零的流体。

据该研究的共同作者、俄罗斯科学院核研究所物理学家迪米特里·勒夫科夫（Dmitry Levkov）介绍，此前曾有物理学家提出，轴子之间的引力太低，无法将其聚合为恒星。

“须臾”之间即可形成轴子星

但10月12日发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上的最新计算机模拟结果显示，轴子星其实很容易形成，具体还要取决于轴子的质量。如果是相对较重的QCD轴子，形成恒星约耗时10亿年。（QCD轴子是最受物理学家推崇的暗物质“候选人”之一，因为它可以解决一个与强相互作用力相关的未解之谜。）

而如果是一种极轻的轴子（质量约为QCD轴子的10万万亿分之一），可能仅需1000万年便可形成轴子星。

“只要时间足够长，仅靠引力就能形成玻色-爱因斯坦凝聚物，这点实在有趣，更何况这一时间并未超出宇宙的年龄。”华盛顿大学圣路易斯分校物理学家布帕尔·戴夫（Bhupal Dev）指出。他并未参与此次研究。

勒夫科夫表示，此前的计算机模拟都是先从小块轴子玻色-爱因斯坦凝聚物开始，让这些小块通过引力相互吸引、进而组合成轴子星。但在此次新模拟中，研究人员仅从一团分散的轴子云着手，结果发现它们自己便可形成恒星。勒夫科夫称：“看到这颗玻色-爱因斯坦恒星形成后，我们非常激动。”而随着时间的流失，这颗恒星还会聚集更多的轴子，规模不断增长。

“这项研究做得不错，”瑞典斯德哥尔摩大学物理学家塞巴斯蒂安·鲍姆（Sebastian Baum）评价道，“它为我们理解这类天体及轴子暗物质奠定了重要基础。”

鲍姆还指出，假如大部分暗物质都存在于这些恒星之内，其它地方的轴子就会更加罕见，在地球上用“轴子暗物质实验”等探测器寻找轴子也会更加困难。

轴子星自己也会生成可被探测到的信号。轴子会衰变成光子，因此轴子星只要发生一连串粒子反应，就会产生可被探测到的辐射。此外，若轴子星与中子星相撞，便会产生强大的射电辐射暴，这或许可以解释令天文学家困惑不已的神秘快速射电暴。过去几年间，天文学家探测到了数十次来源不明的强大宇宙射电信号。人们对此的解释堪称五花八门，外星文明便是其中之一。