暗物質(zhì)恒星無處不在

聶龍

不久前，科學(xué)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(xué)證據(jù)的。

暗物質(zhì)其實(shí)就在身邊？

首先，我們需要了解科學(xué)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(shí)驗(yàn)室。在這個實(shí)驗(yàn)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?？茖W(xué)家就是通過檢測反沖電子，來判斷有沒有粒子闖入，進(jìn)而再進(jìn)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(shí)驗(yàn)室中的氙氣實(shí)驗(yàn)正像往常那樣運(yùn)行，然而意外發(fā)生了，科學(xué)家在進(jìn)行反沖電子統(tǒng)計(jì)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(yù)言的還多了53次。不過實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，科學(xué)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(xué)家有三種解釋。第一種是太陽風(fēng)粒子的闖入。第二種是陷阱被實(shí)驗(yàn)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(dǎo)致的。

根據(jù)量子理論，宇宙的粒子只分為兩種：玻色子和費(fèi)米子。電子是費(fèi)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(xué)家還推測軸子可能就是暗物質(zhì)本身。

如果軸子確實(shí)是暗物質(zhì)，那么科學(xué)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(xué)家還不敢輕易地下定論，因?yàn)樗麄儾痪们皠偘演S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(shí)驗(yàn)的科學(xué)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(xué)家卻回應(yīng)了，他們認(rèn)為第三種解釋可以站得住腳，因?yàn)樗麄冊诓痪们鞍l(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(yuǎn)，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(xué)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(xué)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(xué)家通過計(jì)算，如果去除掉第一階段，那么黑洞合并的引力波信號理應(yīng)沒有現(xiàn)實(shí)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(xué)家于是就把普通物質(zhì)黑洞換成玻色子黑洞，并進(jìn)行理論上的計(jì)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(xué)家根據(jù)現(xiàn)有理論預(yù)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(qiáng)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(xué)家還預(yù)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(xué)家正在宇宙中尋找那些看起來不太“正常”黑洞。他們還準(zhǔn)備用拍攝了第一張黑洞照片的視界望遠(yuǎn)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(xué)家甚至懷疑，銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞，其實(shí)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(jìn)一步探索。