暗物質(zhì)恒星無處不在

聶龍

不久前，科學家冒出這樣一個想法：暗物質(zhì)有可能已經(jīng)形成了恒星，只是我們“看不見”。這一想法并非無中生有，而是有著科學證據(jù)的。

暗物質(zhì)其實就在身邊？

首先，我們需要了解科學家是如何尋找暗物質(zhì)的。尋找暗物質(zhì)的方法之一，那就是建造氙氣實驗室。在這個實驗室里，一個特殊的容器里裝著液態(tài)氙，形成一個陷阱。如果某種粒子跑到陷阱里，撞到里面的氙原子，那么這顆原子會被撞出電子和光子，同時那顆神秘的粒子會因失去能量而被困在陷阱中，被撞出的電子就叫做反沖電子。科學家就是通過檢測反沖電子，來判斷有沒有粒子闖入，進而再進一步尋找闖入的粒子。

2020年6月的一天，尋找暗物質(zhì)的意大利格蘭薩索國家實驗室中的氙氣實驗正像往常那樣運行，然而意外發(fā)生了，科學家在進行反沖電子統(tǒng)計時，發(fā)現(xiàn)反沖電子事件一共發(fā)生了285次，比暗物質(zhì)理論預言的還多了53次。不過實驗結(jié)束后，科學家沒有在陷阱里有任何新發(fā)現(xiàn)。

對于反沖電子事件異常的現(xiàn)象，科學家有三種解釋。第一種是太陽風粒子的闖入。第二種是陷阱被實驗里的放射性物質(zhì)給污染了。第三種解釋最為新穎，那就是反沖電子事件的異常是由某種玻色子導致的。

根據(jù)量子理論，宇宙的粒子只分為兩種：玻色子和費米子。電子是費米子的典型，光子是玻色子的典型。在理論上有一種叫做軸子的還沒被發(fā)現(xiàn)的玻色子，它會被光子直接穿過，同時又具有引力，而這兩個特性跟暗物質(zhì)的相似。因此，科學家還推測軸子可能就是暗物質(zhì)本身。

如果軸子確實是暗物質(zhì)，那么科學家不僅可以找到新的玻色子，還同時找到了暗物質(zhì)，這簡直就是一石二鳥。只是，科學家還不敢輕易地下定論，因為他們不久前剛把軸子踢出了暗物質(zhì)的候選名單。另外，盡管第三種解釋非常吸引人，但是第一和第二種解釋也非常有說服力。所以參與氙氣實驗的科學家正在等其他同行在排除前兩種可能性之后，發(fā)現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。

然而在此期間，天文學家卻回應了，他們認為第三種解釋可以站得住腳，因為他們在不久前發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的黑洞。

“透光”的黑洞

2019年，美國的激光干涉引力波天文臺（簡稱LIGO）探測到了兩個黑洞合并時的引力波。然而這股引力波有些奇怪。根據(jù)以往的理論，普通物質(zhì)的黑洞在碰撞合并時，會經(jīng)歷以下三個階段：第一個階段，由于距離過遠，兩個黑洞會先相互緩慢靠近;第二和第三階段則分別是合并以及形成新的黑洞。只是，天文學家在這次黑洞合并的探測中，他們無論如何也探測不到第一階段。

第一階段的缺失意味著這兩個黑洞是直接撞在一起的。天文學家剛開始以為是普通物質(zhì)黑洞的新的現(xiàn)象。但是天文學家通過計算，如果去除掉第一階段，那么黑洞合并的引力波信號理應沒有現(xiàn)實探測到的那樣長。

在了解到了前面的玻色子推測之后，天文學家于是就把普通物質(zhì)黑洞換成玻色子黑洞，并進行理論上的計算。隨后他們發(fā)現(xiàn)，如果是玻色子黑洞合并，那么就比較吻合他們所探測到的引力波信號。

玻色子黑洞會是什么樣的？天文學家根據(jù)現(xiàn)有理論預測，首先，由于玻色子具有引力，因此玻色子黑洞跟普通物質(zhì)黑洞一樣是黑的，有著能把光線抓住的強大引力，而且還有吸積盤。其次，跟普通物質(zhì)黑洞把光線吞噬掉不同，玻色子黑洞把光線抓住之后，光子能自由地穿透星體，而且玻色子黑洞更小一些。

另外，天文學家還預測，假如玻色子黑洞真的存在的話，那么宇宙中也很可能已經(jīng)有了玻色子恒星。只不過由于光子可以輕易地穿透玻色子恒星，所以不被人類所探測到，宛若幽靈。

如今，天文學家正在宇宙中尋找那些看起來不太“正常”黑洞。他們還準備用拍攝了第一張黑洞照片的視界望遠鏡，來重新探測銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞，看看有沒有漏掉什么。天文學家甚至懷疑，銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞，其實是玻色子黑洞，或者是普通物質(zhì)黑洞和玻色子黑洞混合而成的。

玻色子的種類里是否有暗物質(zhì)？玻色子黑洞是否存在？看不見的幽靈恒星是否到處都是？這些問題還有待進一步探索。