暗物质的饮食可能会使一些恒星有效地不朽

在我们的快速膨胀的宇宙,星星的生活随之而来破旧的轨道,先融合氢气,再融合氦气体积肿胀直到他们耗尽核燃料并崩溃,不再能够抵抗重力。

但是我们银河系最内层的一些恒星,非常接近银河系银河中心,可能正在开辟自己的道路,表现出不符合我们恒星演化标准图景的奇怪特性。

新的研究表明,这些异常现象可能主要由以下因素驱动暗物质而不是核聚变- 暗物质“补充”了恒星,使它们相比之下实际上很古老。

瑞典斯德哥尔摩大学和加利福尼亚州斯坦福大学的研究人员使用恒星演化的计算机模型模拟了围绕银河系中心旋转的恒星群,比较了它们在注入暗物质和没有暗物质的情况下如何演化。

他们的模型预测了一类新的重恒星的存在,这些恒星不仅通过原子核的少量聚变而保持“发光”,而且还通过“原子核的湮灭”来保持“发光”。有效无限“ 暗物质粒子的供应与反物质.

这种奇异的反应释放出一堆热的光子和电子,可以提供足够的压力来阻止恒星坍缩,其寿命可能是更典型恒星寿命的100倍,使它们几乎不朽。

“最内层的星系正是暗物质密度高到足以让暗物质湮灭大量取代的地方核聚变作为恒星的能量来源,让恒星在年事已高的情况下永远保持年轻,“斯德哥尔摩大学天体物理学研究生伊莎贝尔·约翰(Isabelle John)及其同事在他们的预印本中写下,未经同行评审。

银河系的中心是非常明亮,使得该区域很难成像,那里的恒星看起来比它们的光谱特征所暗示的要年轻。

这种年轻化表明他们是在当地形成的,而不是从其他地方漂流而来的。然而,我们目前的恒星形成模型表明,恒星不能在中心大约三分之一光年内合并黑洞,提出了第一个难题。

银河系中心附近也很少有古老和演化的恒星,恒星数量令人惊讶地头重脚轻,由比银河系外围区域更多的高质量恒星组成。这些内星也是缩放速度出乎意料地快在银河系中心周围。难题二、三、四。

解释所有这些奇怪之处可以躺在暗物质,约翰和同事们建议。暗物质是我们宇宙中最难以捉摸的物质之一,一种从未被直接探测到的看不见的质量,但被认为贡献了将快速移动的星系保持在一起所需的多余引力。

将暗物质的影响纳入他们的恒星演化模型中,约翰及其同事预测,银河系中心附近可能存在一类新的恒星,它们具有“显着差异”,使它们超出了所谓的领域主序星.

主序星是宇宙中最丰富的恒星类型,位于Hertzprung-Russell 图,它绘制了恒星的生命周期轨迹,考虑了它们的起始质量、亮度和温度。

约翰及其同事的模拟表明,可能需要将一个新的恒星分支添加到该图中:质量更高的恒星(比我们的太阳质量大五倍或更大),它们从几乎无穷无尽的储备中吸积暗物质,并在较冷的温度下燃烧,以获得与主序星相同的亮度。

“这些恒星中的暗物质密度不断补充,赋予这些恒星不朽并解决多个恒星异常,”该团队.

该团队的模拟预测的黑暗主序(上图)与恒星演化的标准主序(下图)相比。这些图表绘制了恒星(L)的光度或亮度与它们的温度的关系。(John 等人,arXiv(阿尔希夫酒店), 2024)

尽管他们的模拟表明,我们的望远镜可以瞄准寻找新的恒星群暗物质的迹象在工作中,银河系中心的绝对亮度使它们难以观测。

“迄今为止,[银河系]内部秒差距中已知恒星的数量是有限的,需要更多的恒星来有力地探测暗物质的任何影响,”该团队说笔记.

今年早些时候发表的其他研究也提出了一个替代解释为什么我们银河系中心附近的恒星看起来如此年轻,这表明它们不是用暗物质,而是用邻居啜饮的氢气来恢复活力。

该研究已发布到arXiv(阿尔希夫酒店)预印本服务器在五月。

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