
(左)中子星的插图(右)艺术家对暗物质分布的印象。(图片来源:uux.cn美国全国航空航天局戈达德航天飞行中心/VOLKER SPRINGEL,MAX PLANCK天体物理探究所)
(神秘的地球uux.cn)据美国太空网(Robert Lea):科学家们推测,一些由已知宇宙中密度最高的物质制成的死恒星,即所谓025版本更新对比“中子星”,或许会变成暗物质粒子的陷阱,这些粒子以高速碰撞在一起并相互湮灭。探究人员说,反过来,湮灭过程或许会从内到外加热死去的恒星。
总的来说,暗物质对探究人员来说是一个有难题的课题,由于尽管暗物质估计占宇宙物质的85%,但它实际上是不可见的,由于它不与光相互作用。快速显卡行情Tips暗物质似乎也不会与由质子、中子和电子组成的“普通物质”相互作用——或者,假如相互作用,这些相互作用是少见和微弱的。我们从未见过他们。这就引出了一个有趣的难题:暗物质是否与自身相互作用?
墨尔本大学的理论物理学家妮可·贝尔对正常物质中电子及其反粒子正电子相遇并湮灭从而释放能量时发生的暗物质自相互作用感兴趣。暗物质是电中性的,这意味着构成物质的任何粒子理论上也或许有自己的反粒子。
并且,就像正常物质湮灭一样,当暗物质粒子相遇时,暗物质湮灭应该发生——中子星或许是这种相互作用的理想极端生态。
贝尔告诉Space.com:“湮灭是指粒子和反粒子碰撞并相互摧毁。假如暗物质是自己的反粒子,就会发生这种状况,春季网友vivo X,登上热搜榜正如最广泛探究的暗物质模型中常常假设的那样。”
这意味着,假如中子星可以充当“暗物质陷阱”,那么它们就可以发出热通讯。假如这一点能够被探测到,中子星可以充当基础的“暗物质探测器”,这将有助于科学家寻找这种实际上看不见的物质形式。
如何诱捕暗物质
当一颗品质至少是太阳八倍的恒星耗尽其核心核聚变所需的燃料时,中子星就诞生了。这落幕了辐射压力驱动的向外力,辐射压力支撑恒星抵抗自身引力的向内力达数百万年,有时乃至数十亿年之久。
结局,恒星的核心坍塌,发出冲击波,演唱会解读引发超新星。这股冲击波吹走了垂死恒星的外层及其大若干品质,留下了一个品质是太阳品质的一到两倍的恒星核心,它已然坍塌到大约12英里(20公里)的宽度。

中子星与曼哈顿岛的对比图。(图片来源:uux.cn美国全国航空航天局戈达德太空飞行中心)
将相当于50多万地球的品质挤压成一个或许位于芝加哥都市范围内的天体,自然会对恒星核心的物质形成极端作用。它迫使电子和质子结合在一起,形成中子的海洋,中子是通常只在原子中心察觉的粒子。组成中子星的这片中子海洋密度如此之大,假如将其中一汤匙带到地球上,它的重量将超过10亿吨。这与珠穆朗玛峰的重量差不多。
所以,中子星是由已知宇宙中密度最高的物质组成的,这就是为什么科学家们觉得它们的引力作用或许足以诱捕暗物质——尽管暗物质缺乏与光和物质的相互作用,但它的确与引力相互作用。
贝尔阐释说,当138亿年前的宇宙还不到一秒时,暗物质湮灭被觉得常常发生,但在当今宇宙中很少发生。唯一的例外是存在众多暗物质的区域。
贝尔及其同仁察觉,假如暗物质的确可以在中子星内部积累,这将恰好提供富含暗物质的生态,从而使其在老化的宇宙中湮灭。
贝尔说:“你或许会在一个小区域内察觉众多暗物质,足以在这些恒星中发生相当数量的暗物质湮灭。”。
贝尔补充说,在地球评测室的暗物质评测中,科学家们寻找暗物质粒子与普通物质相互作用的通讯,但中子星在这方面具有天然长处。
她说:“在评测室里,我们正寻找暗物质粒子和原子核之间的碰撞。”。“但假如这种状况能够发生,那么暗物质也必须能够与中子星中的中子和质子碰撞。中子星有很多中子。”
除此之外,贝尔在探究中子星和暗物质时惊讶地察觉,中子星的巨大引力或许会创造另一种条件,使暗物质粒子更或许在这些死恒星内发生自相互作用。
贝尔说:“当暗物质撞击中子星时,它会被加速到接近光速的速度。”。“这很有用,由于它可以提升相互作用的速率,有或许使我们能够探测一些在地球上的评测中差不多不或许目睹的暗物质相互作用。”

充满奇异夸克物质的中子星的横截面,但这些死恒星能隐藏更奇异的东西吗?(图片来源:uux.cn/Jyrki Hokkanen/CSC)
暗物质湮灭会向这些死星陷阱释放热能,所以该团队还探究了中子星和它们捕获的暗物质需要多长时间才能达到所谓的“热平衡”状态。这是两种物质达到一样温度,热量不再在它们之间流动的点。
这项探究表明,暗物质饱和中子星可以在不超过10000年、短至一年的时间内达到热平衡,这取决于所使用的模型。从宇宙的角度来看,这只是一眨眼的功夫。

在艺术家的插图中,美国全国航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜可以察觉中子星的热发射,这表明暗物质被湮灭。(图片来源:uux.cn/NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez)
以便测试这一理论,探究人员需要测量中子星的温度。察觉这些极端死亡的恒星比预期的更热,将揭示暗物质粒子的确正其内部湮灭。但是,这样的察觉绝非易事,由于只有更古老、更冷的中子星才会发出不会被其他光淹没的热辐射。这将需要人类有史以来向太空发射的最强大的观测仪器:詹姆斯·韦伯太空望远镜。
贝尔补充道:“我们最感兴趣的中子星是相当冷的恒星,很难目睹。”。“这些恒星的温度将导致近红外辐射,这或许经由詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)目睹。”
对中子星缺乏知晓或许意味着,这种暗湮灭模型或许更轻松用像太阳这样的小恒星死亡时留下的恒星残骸类型开展评测:白矮星。
贝尔归纳道:“中子星由于其极高的密度,有利于捕捉暗物质。但它们也是相对鲜为人知的恒星。”。“相似的想法也可以使用于我们更知晓的其他恒星,比如白矮星。”
假如这一理论被证明是正确的,它不只能照亮暗物质,还能合作科学家更好地知晓中子星的演化。
Bell及其同仁的探究尚未经过同行评审,可以在论文库站点arXiv上找到。