白矮星内部可能是暗物质的湮灭地。
天狼星B是一颗白矮星,它的体积和地球差不多,却塞进了将近一整个太阳的质量。ESA / NASA
宇宙本体的大部分对人类是隐形的。科学家寻找所谓暗物质粒子的行动至今一无所获,但这在一定程度上又激起了人们寻找这种看上去好像来自另一维度的力量源的好奇心。
为了找到暗物质,科学家想了许多方法。其中之一是寻找暗物质粒子衰变的遗迹。虽然暗物质和物质不通过引力之外的方式相互作用,但一些暗物质理论模型认为,暗物质粒子和暗物质粒子之间会发生相互作用,它们接触之后会衰变成普通粒子。
寻找暗物质衰变产物的行动早已开始,但至今也没有获得明确的证据。不过最近一些科学家宣称,暗物质的衰变,或许正在恒星的遗骸——白矮星的内部进行着。
白矮星是一种致密天体,它们的密度之高,相当于把一整个太阳的质量,压缩进一个只有地球般大的球体内。白矮星靠组成白矮星物质的电子简并压力支撑着,才免于进一步坍缩成更为极端的天体。
白矮星是一种处于完美平衡状态下的天体,如果它们的质量稍大一些,越过了极限(钱德拉塞卡极限,相当于1.44个太阳),就会变成中子星(如果中子星的质量再大,超过了奥本海默极限,就可能会变成黑洞)。但它们并没有变成中子星和黑洞,而且它们的数量还相当多。我们的太阳燃尽后,也会变成一颗白矮星。
研究人员称,他们之所以认为白矮星可以成为暗物质的衰变源,是因为白矮星的高密度可以拉拢暗物质粒子,使之有机会相互接触和湮灭;而白矮星表面的强引力场,可以俘获暗物质粒子,使得它们不至于逃逸。
根据相关理论假说,暗物质粒子衰变后会产生热和伽马射线。对白矮星的物理学特性,人们相对比较了解。因而辨别与白矮星相关的普通物质和暗物质方面可能也比较容易。
尽管目前还没有收获,但理论上人们可以通过观测白矮星是否产生了过量的热和伽马射线,来间接寻找暗物质粒子。鉴于银河系中心和球状星团附近的暗物质浓度较高,这些地方的白矮星可能是较为理想的研究对象。
参考Milky Way White Dwarfs as Sub-GeV to Multi-TeV Dark Matter Detectorshttps://arxiv.org/abs/2309.10843Dark matter could be annihilating inside white dwarfshttps://phys.org/news/2023-10-dark-annihilating-white-dwarfs.html
作为科幻小说读读就可以了。