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宇宙中或存在一种神秘天体:可能有助于解释暗物质

[日期:2018-11-08]    来源:  作者:

 

  新浪科技讯 ?#26412;?#26102;间118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)。它们也许?#25925;?#26126;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?#26377;?rdquo;(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?#32771;?#36731;,可能仅有质子的1031?#31181;?#19968;。

 

  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?#26377;?#20013;(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?#26377;形?#22914;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?#20142;?#20026;零的流体。

 

  据该研究的共同作者、俄罗斯科学院?#25628;?#31350;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?#20572;?#26080;法将其聚合为恒星。

 

  “须臾”之间即可形成轴?#26377;?/span>

 

  但1012日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)?#31995;?#26368;新计算机模拟结果显示,轴?#26377;?#20854;实很容易形成,具体还要取决于轴子的质量。如果是相对?#29616;?#30340;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?#31181;?#19968;),可能仅需1000万年便可形成轴?#26377;恰?/span>

 

  “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?#20013;?#29289;理学?#20063;?#24085;尔·戴夫(Bhupal Dev)指出。他并未参与此次研究。

 

  勒夫科夫表示,此?#26263;?#35745;算机模拟都是?#21364;有?#22359;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?#26377;恰?#20294;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?#32422;?#20415;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?#26174;?#38271;。

 

  “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?#36873;?/span>

 

  轴?#26377;親约?#20063;会生成可被探测到的信号。轴子会衰变成光子,因此轴?#26377;?#21482;要发生一连串粒子?#20174;Γ?#23601;会产生可被探测到的辐射。此外,若轴?#26377;?#19982;中?#26377;?#30456;?#29627;?#20415;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?#28304;?#30340;解释堪称五花八门,外星文明便是其中之一。(叶子)

 

阅?#31890;?span id="click_059105096352"> 次 
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