「暗矮星」可能揭開暗物質的神秘面紗！

根據英國杜倫大學、夏威夷大學與利物浦大學天文學家團隊的最新研究，所謂的「暗矮星」可能是由褐矮星冷卻後形成的特殊天體，其能量來源竟是神秘的暗物質。

天文學家運用AI技術模擬的暗矮星示意圖（圖片來源：Gemini AI人工智慧）。

目前科學界對暗物質的認知僅止於它的存在與行為模式，但對其實質性質仍一無所知。過去半世紀以來，學者們提出多種假說，但至今尚無任何理論能獲得足夠的實驗證據支援。

在所有候選理論中，最廣為人知的是弱相互作用大質量粒子（WIMPs）。這類粒子質量極大，卻幾乎不與普通物質產生互動作用——它們能穿透物體而不被察覺，不發光也不受電磁力影響，唯一顯現的只有引力效應。而這種特性的暗物質，正是暗矮星存在的必要條件。

夏威夷大學傑瑞米·薩克斯坦教授解釋：「由於暗物質會產生引力作用，因此可能被恆星捕獲並在內部累積。一旦這個過程發生，暗物質粒子之間可能產生互動作用並互相湮滅，釋放出足以加熱恆星的能量。」

一般恆星之所以發光，是因為核心進行著核融合反應，產生大量熱能。當恆星質量足夠大時，重力會將物質壓縮到足以引發原子核反應的程度，這個過程釋放的巨大能量就是我們看到的光芒。有趣的是，暗矮星也會發光，但原因卻與核融合完全不同。

薩克斯坦教授指出：「暗矮星的質量非常小，約僅太陽的8%。如此微小的質量根本不足以啟動核融合反應。這類天體在宇宙中其實相當常見，通常只會發出微弱的光芒，也就是科學家熟知的褐矮星。」

然而，如果褐矮星位於暗物質特別密集的區域（例如銀河系中心），它們就可能轉變成完全不同的天體。「這些天體會聚集周圍的暗物質，逐漸演化成暗矮星。」薩克斯坦教授強調，「周圍暗物質越多，捕獲量就越大；而恆星內部的暗物質越多，透過湮滅產生的能量也就越可觀。」

但要讓暗矮星理論成立，暗物質必須是由WIMPs這類能與自身強烈作用並轉化為可見物質的大質量粒子所構成。其他候選理論（如軸子、模糊超輕粒子或惰性微中子）都因質量過小而無法在這些天體中產生預期效應。

不過，如果沒有具體方法辨識暗矮星，整個假說就失去意義。為此，薩克斯坦教授團隊提出一項關鍵特徵標記：「我們建議尋找鋰-7的存在，因為這將是獨一無二的指標。鋰-7在普通恆星中極易燃燒並快速消耗，所以如果能找到疑似暗矮星的天體，檢測到鋰-7的存在就能排除它是褐矮星的可能性。」

這項突破性研究已發表於《宇宙學與天體粒子物理學期刊》。

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參考文獻：Djuna Croon等學者，《暗矮星：銀心等待發現的暗物質供能次恆星天體》，《宇宙學與天體粒子物理學期刊》2025年7月，doi:10.1088/1475-7516/2025/07/019