寻找暗物质粒子的努力长期无果,研究者开始转向更大胆的假设。一项新研究认为,暗物质可能由巨大的奇异天体组成,而天文学家已经知道该如何发现它们。

我们至今仍不知道暗物质到底是什么,但几乎可以肯定它确实存在。从星系旋转速度异常,到宇宙中最大结构的形成,暗物质的间接证据无处不在。几十年来,宇宙学家普遍认为,暗物质是一种标准粒子物理模型之外的奇异粒子。这种粒子不与光发生相互作用,几乎不和普通物质接触,只通过引力影响宇宙。

问题在于,人们已经花了很长时间去寻找这些暗物质粒子,但结果一无所获。这迫使理论物理学家开始提出更激进的想法。

一种可能性是,暗物质根本不是由无数微小粒子组成的。相反,它也许是由数量不多、体积巨大的天体构成。2025年11月,一项发表在开放预印本平台arXiv上的研究,就探讨了两种这样的奇异对象。

第一种被称为玻色子星。在这一模型中,暗物质由一种极端轻的粒子组成,这种粒子甚至可能比中微子还要轻上数百万倍。由于质量太小,它们在星系尺度上更像波,而不是一个个独立的粒子。但在某些情况下,这些波会在自身引力作用下聚集在一起,形成稳定的结构,却不会坍缩成普通恒星。

另一种可能被称为q球。在这个设想中,暗物质甚至不是粒子,而是一种遍布整个时空的量子场。由于这种场具有特殊性质,它在某些地方可能会发生收缩,形成巨大的、稳定的团块。这些团块在宇宙中漂浮,就像一锅没搅匀的汤里悬着的一团面粉。

无论是玻色子星还是q球,都属于一种更广义的概念,奇异天体型暗物质对象。这些东西有一个共同特点,它们体积很大,大小接近恒星,却几乎不发光,因此在传统的天文观测中几乎是隐形的。

不过,天文学家发现,它们并非完全无法察觉。如果这样的天体从我们和一颗遥远恒星之间经过,其强大的引力会弯曲恒星发出的光,产生引力微透镜效应。从地球看过去,恒星的位置会突然发生偏移,随后又迅速恢复正常。

这意味着,只要长时间盯着大量恒星,理论上就有机会捕捉到这种短暂而独特的信号。幸运的是,人类已经拥有合适的工具。Gaia空间望远镜的任务之一,就是长期、高精度地测量恒星的位置变化。

研究团队提出,可以系统性地分析Gaia的数据,寻找恒星位置突然跳变的信号,这是玻色子星或q球经过时留下的关键痕迹。如果这类天体真的存在,Gaia可能已经记录下了多达数千个这样的事件。

即便最终没有发现任何迹象,这项搜索依然有价值。它将为玻色子星和q球在暗物质中所占比例设定严格上限,帮助科学家排除部分理论。无论结果如何,这种凝视宇宙黑暗角落的努力,都会让我们对暗物质的真实面貌多了解一点。

本文译自 Space,由 BALI 编辑发布。


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