“模糊的”暗物质可能使恒星在巨大的“煎饼”中形成
2022-11-12 09:31阅读：
“模糊的”暗物质可能使恒星在巨大的“煎饼”中形成
By Paul Sutter
2022/11/12
Science &
Astronomy
如果暗物质是模糊的，它会影响第一批恒星怎样形成。(Image
credit: AntonioSolano via Getty Images)
一个异域暗物质的模型提出第一批恒星可能已经不是作为个体形成而是作为嵌在巨大的煎饼一样薄片中的小口袋形成。一个研究小组说，这会已经导致詹姆斯韦伯太空望远镜可能能够来探测到真的巨大的恒星的形成。
天文学家有大量的证据来提出宇宙中绝大多数的物质都是暗物质，意味着它确实不与光或正常物质相互作用。例如，鉴于我们能看到的所有物质的引力，恒星太快的嗖嗖环绕它们的星系中心。当我们观察
星系团内星系的运动时同样的事情发生。而整个宇宙星系的大结构排列的宇宙之网，鉴于由所有可见天体提供的吝啬的引力出现了和太快的发展了。
如此我们宇宙的很大一部分是不可见的，但我们确实还不知道那个暗的部分是由什么组成的。一种流行的提议被称为冷暗物质，这意味着暗物质是由某种一般比光速远更慢旅行的异域粒子组成。虽然这个模型是巨大成功的------它能解释所有星系和结构的奇怪观测------但它确实有一些缺点。
一个是冷暗物质模型挣扎在比星系更小的尺度上。例如，该模型预测在星系的中心有比我们观测到的远更多的物质，并且预测比我们能探测到的远更小的小的卫星星系。
绕过这个的一个想法是使冷暗物质有点“模糊的”。如果暗物质是由一个难以置信小的粒子组成------比如说，比一个电子更小10＾22倍------那么它会足够轻到它的量子力学波一样属性会在大尺度上出现。因此不是这些粒子作为点一样天体存在，而是它们会是模糊的，它们的身份会被扩散出去大到1000光年一样的区域上。
一个新配方
通过使暗物质模糊的，粒子的这种波一样属性有效的在大的距离上涂抹它，这解决被冷暗物质面临的许多累积问题。换句话说，这个模型阻止暗物质建造小于1000光年的结构。
因为这个模型已经被设计来解释现有的观察结果，为了做科学的工作，我们必须走出去并寻找某些新的来测试这个想法的方法。这就是一篇提交给《天体物理学杂志快报》发表的新论文背后的动机，并可通过arXiv作为预印本获得。
在这篇论文中，天文学家开发了早期宇宙和第一批恒星出现的计算机仿真。他们允许了暗物质是“模糊的”并观望了它如何改变了正常物质的演化和恒星的发展。
恒星和星系需要暗物质来形成。因为这个宇宙正在恒定的扩张，你需要大量的引力来将一团气体拉在一起来获得足够高的密度来触发核聚变和恒星形成的开始。而在宇宙中只是没有足够的正常物质来使这个发生。但是早期宇宙中的暗物质团块作为引力的孵化器服务，吸引足够多的正常物质来形成恒星和星系。
如此如果你改变了暗物质的属性，比如使它模糊的，你改变恒星和星系怎样演化。
糊状物中的块
在他们的模拟中，研究人员发现了当暗物质变得模糊时它改变恒星怎样形成的叙述。在常规的冷暗物质中，恒星首先在深埋的分散在整个宇宙的微小口袋内照耀。但对模糊的暗物质，首先形成类似煎饼的巨大二维薄片。
然后这个煎饼迅速的分块成单独的最终发展成恒星的口袋。如此，无论如何你用一个恒星的集合填充一个宇宙，就像在普通的冷暗物质场景中一样。但研究人员发现了一个关键的可观察到的差异。
因为二维煎饼有如此许多的质量而且它们如此之快坍塌，第一代恒星比冷暗物质场景预测的远更大。在模糊的暗物质模型中这些第一批恒星能达到太阳质量的100万倍，在那里冷暗物质最多能产生比太阳更大几百倍的恒星。
因为它们的巨大尺寸这些恒星不会活太久。在一眨眼之间，第一代恒星将在一个超新星爆炸的猛烈风暴中消失。从那里，随着煎饼消散了正常的恒星形成会开始，宇宙会开始看起来更像我们自己的。
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虽然詹姆斯·韦伯太空望远镜不能直接的观测到宇宙中最早来出现的第一批恒星，但它能够成像一些第一批的星系，其中可能包含一些原始代恒星的残骸。研究人员预测，如果韦伯毕竟没有看到第一代恒星，这可能是该团队的场景的证据，因为在他们的模型中所有的第一代恒星很快的死亡。
或者，韦伯可能能够来探测来自强烈轮的超新星的残余辐射。
然而当到暗物质时不可能来告诉宇宙会烹饪起什么的。
