銀河系中心或藏看不見的「模糊」天體

新研究指出，星系的核心可能並非如我們先前所想，它們內部或許存在著由神秘「模糊」物質構成的巨大看不見的恆星。

新研究顯示，星系可能是由巨大的「黑暗恆星」固定位置——也就是位於星系核心的看不見物質團塊。

雖然天文學家有大量證據表明，任何星系的大部分質量都是看不見的，但他們仍不清楚這種「暗物質」究竟是什麼。近幾十年來，最有希望的假說是，暗物質是由某種重粒子構成，這種粒子極少與光或其他物質相互作用。然而，這個假說難以解釋星系核心相對較低的密度，因為對暗物質行為的模擬預測，它應該很容易聚集到極高的密度，這與觀測結果不符。

解決這個問題的一個可能答案是，暗物質粒子極其輕——質量比目前已知的最輕粒子中微子還要小數十億倍。這些假設的粒子被稱為「模糊」暗物質，它們非常輕，以至於它們的量子波特性在更大的宏觀尺度——甚至是星系尺度上都能顯現出來。這意味著它們可以穩定成巨大的看不見物質團塊，形成黑暗恆星。

這一發現格外有趣，因為這些黑暗恆星可以在太空中延伸數千光年，但質量仍相對較低，畢竟構成它們的粒子非常輕。因此，它們有可能形成星系的核心，提供星系的大部分質量，卻不會在星系中心產生超高密度。

但星系不僅僅由暗物質構成——無論是模糊的還是其他型別的。它們還包含正常物質，以彌散的氣體雲和恆星的形式分佈，而這些正是天文學家實際上可以觀測到的元素。所以，要驗證這個想法，我們需要了解星系中模糊暗物質和正常物質之間的聯絡。

2024年12月17日發表在預印本伺服器arXiv上的一篇論文中，一個國際天體物理學家團隊探索了星系如何因模糊暗物質而演化。在第一步中，他們並未試圖重建整個複雜的星系。相反，他們建立了一個簡單的模型，只包含兩個組成部分：大部分的模糊暗物質和一小部分簡單的理想氣體。

然後，他們計算了這兩個組成部分在相互引力作用下會如何演化。他們發現，儘管最初的行為是隨機的，但模糊暗物質很快就聚集在中心形成一個巨大的團塊，周圍還有更彌散的暗物質雲。

氣體也跟著聚集，與中心的模糊暗物質混合，形成了研究人員所稱的費米子 - 玻色子星，這是參考了混合形成中心天體的兩種物質而命名的。這顆恆星完全不同於我們通常對恆星的概念。它將非常巨大——直徑可達一萬光年——而且幾乎完全看不見，除了分佈其間的氣體發出的微弱光芒。

然而，研究人員指出，這將是星系核心的理想代表，它包含相對較高但又不會太高的正常物質密度，從而證實了模糊暗物質模型的一個關鍵預測。

下一步是建立更精密的模型，探索這些「恆星」可能的樣子，以便天文學家可以將預測結果與實際觀測結果進行比較。