暗物質(zhì)的飲食可能會(huì )使一些恒星有效地不朽

在我們的快速膨脹的宇宙,星星的生活隨之而來(lái)破舊的軌道,先融合氫氣,再融合氦氣體積腫脹直到他們耗盡核燃料并崩潰,不再能夠抵抗重力。

但是我們銀河系最內層的一些恒星,非常接近銀河系銀河中心,可能正在開(kāi)辟自己的道路,表現出不符合我們恒星演化標準圖景的奇怪特性。

新的研究表明,這些異?,F象可能主要由以下因素驅動(dòng)暗物質(zhì)而不是核聚變- 暗物質(zhì)“補充”了恒星,使它們相比之下實(shí)際上很古老。

瑞典斯德哥爾摩大學(xué)和加利福尼亞州斯坦福大學(xué)的研究人員使用恒星演化的計算機模型模擬了圍繞銀河系中心旋轉的恒星群,比較了它們在注入暗物質(zhì)和沒(méi)有暗物質(zhì)的情況下如何演化。

他們的模型預測了一類(lèi)新的重恒星的存在,這些恒星不僅通過(guò)原子核的少量聚變而保持“發(fā)光”,而且還通過(guò)“原子核的湮滅”來(lái)保持“發(fā)光”。有效無(wú)限“ 暗物質(zhì)粒子的供應與反物質(zhì).

這種奇異的反應釋放出一堆熱的光子和電子,可以提供足夠的壓力來(lái)阻止恒星坍縮,其壽命可能是更典型恒星壽命的100倍,使它們幾乎不朽。

“最內層的星系正是暗物質(zhì)密度高到足以讓暗物質(zhì)湮滅大量取代的地方核聚變作為恒星的能量來(lái)源,讓恒星在年事已高的情況下永遠保持年輕,“斯德哥爾摩大學(xué)天體物理學(xué)研究生伊莎貝爾·約翰(Isabelle John)及其同事在他們的預印本中寫(xiě)下,未經(jīng)同行評審。

銀河系的中心是非常明亮,使得該區域很難成像,那里的恒星看起來(lái)比它們的光譜特征所暗示的要年輕。

這種年輕化表明他們是在當地形成的,而不是從其他地方漂流而來(lái)的。然而,我們目前的恒星形成模型表明,恒星不能在中心大約三分之一光年內合并黑洞,提出了第一個(gè)難題。

銀河系中心附近也很少有古老和演化的恒星,恒星數量令人驚訝地頭重腳輕,由比銀河系外圍區域更多的高質(zhì)量恒星組成。這些內星也是縮放速度出乎意料地快在銀河系中心周?chē)?。難題二、三、四。

解釋所有這些奇怪之處可以躺在暗物質(zhì),約翰和同事們建議。暗物質(zhì)是我們宇宙中最難以捉摸的物質(zhì)之一,一種從未被直接探測到的看不見(jiàn)的質(zhì)量,但被認為貢獻了將快速移動(dòng)的星系保持在一起所需的多余引力。

將暗物質(zhì)的影響納入他們的恒星演化模型中,約翰及其同事預測,銀河系中心附近可能存在一類(lèi)新的恒星,它們具有“顯著(zhù)差異”,使它們超出了所謂的領(lǐng)域主序星.

主序星是宇宙中最豐富的恒星類(lèi)型,位于Hertzprung-Russell 圖,它繪制了恒星的生命周期軌跡,考慮了它們的起始質(zhì)量、亮度和溫度。

約翰及其同事的模擬表明,可能需要將一個(gè)新的恒星分支添加到該圖中:質(zhì)量更高的恒星(比我們的太陽(yáng)質(zhì)量大五倍或更大),它們從幾乎無(wú)窮無(wú)盡的儲備中吸積暗物質(zhì),并在較冷的溫度下燃燒,以獲得與主序星相同的亮度。

“這些恒星中的暗物質(zhì)密度不斷補充,賦予這些恒星不朽并解決多個(gè)恒星異常,”該團隊寫(xiě).

該團隊的模擬預測的黑暗主序(上圖)與恒星演化的標準主序(下圖)相比。這些圖表繪制了恒星(L)的光度或亮度與它們的溫度的關(guān)系。(John 等人,arXiv(阿爾希夫酒店), 2024)

盡管他們的模擬表明,我們的望遠鏡可以瞄準尋找新的恒星群暗物質(zhì)的跡象在工作中,銀河系中心的絕對亮度使它們難以觀(guān)測。

“迄今為止,[銀河系]內部秒差距中已知恒星的數量是有限的,需要更多的恒星來(lái)有力地探測暗物質(zhì)的任何影響,”該團隊說(shuō)筆記.

今年早些時(shí)候發(fā)表的其他研究也提出了一個(gè)替代解釋為什么我們銀河系中心附近的恒星看起來(lái)如此年輕,這表明它們不是用暗物質(zhì),而是用鄰居啜飲的氫氣來(lái)恢復活力。

該研究已發(fā)布到arXiv(阿爾希夫酒店)預印本服務(wù)器在五月。

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