宇宙中一些最暗淡、最寒冷的恒星，其能量来源可能并非核聚变，而是其内部深处暗物质的湮灭。这些“暗矮星”可能存在于诸如星系中心等暗物质最稠密的区域。与典型恒星不同，它们无需燃烧氢即可发光，其热量可能源自内部不可见粒子的相互碰撞。如果我们能观测到一颗，尤其是不含锂（一种化学线索）的此类恒星，它将直接指引我们揭开暗物质的真实身份。
关于暗物质，我们目前已知的是它确实存在及其行为方式——但尚不清楚它究竟是什么。在过去五十年中，人们提出了若干假说，但尚未有任何一个假说收集到足够的实验证据以占据主导地位。像萨克斯坦（Sakstein）及其同事开展的这类研究之所以重要，是因为它们提供了打破这一僵局的具体工具。
在最著名的暗物质候选者中，有弱相互作用大质量粒子——这是一种质量很大但与普通物质相互作用极弱的粒子：它们悄无声息地穿过物体，不发光，也不响应电磁力（因此它们不反射光并保持不可见），仅通过其引力效应显露自身。这类暗物质是暗矮星存在的必要条件。“暗物质通过引力相互作用，因此它可能被恒星捕获并在其内部积聚。如果发生这种情况，它可能还会与自身发生相互作用并湮灭，释放出加热恒星的能量，”萨克斯坦解释道。
普通恒星——像我们的太阳——之所以发光，是因为其核心发生核聚变过程，产生大量的热量和能量。当恒星的质量足够大，引力以极大的强度将物质向中心压缩，从而触发原子核之间的反应时，聚变就会发生。这一过程释放出巨大的能量，也就是我们所看到的光。暗矮星也发光——但并非因为核聚变。“暗矮星是质量非常低的天体，约为太阳质量的8%，”萨克斯坦解释道。如此小的质量不足以触发聚变反应。因此，这类天体——尽管在宇宙中非常普遍——通常只发出微弱的光（由其相对较小的引力收缩产生的能量所致），被科学家称为褐矮星。
然而，如果褐矮星位于暗物质特别丰富的区域——例如我们银河系的中心——它们就会转化为其他东西。“这些天体收集暗物质，从而帮助它们成为暗矮星。周围的暗物质越多，能捕获的就越多，”萨克斯坦解释道。“而且，最终进入恒星内部的暗物质越多，通过其湮灭产生的能量就越多。”
但所有这一切都依赖于特定类型的暗物质。“要让暗矮星存在，暗物质必须由WIMP组成，或者由任何能够与自身发生强烈相互作用以产生可见物质的重粒子组成，”萨克斯坦说。其他被提出来解释暗物质的候选者——如轴子、模糊超轻粒子或惰性中微子——都太轻了，无法在这些天体中产生预期的效应。只有能够相互作用并湮灭为可见能量的大质量粒子，才能为暗矮星提供动力。
然而，如果没有具体的方法来识别暗矮星，这整个假说的价值将微乎其微。因此，萨克斯坦和同事提出了一种独特的标记：“有几种标记可供选择，但我们建议使用锂-7，因为它确实会产生一种独特的效应，”这位科学家解释道。锂-7非常容易燃烧，并且在普通恒星中会被迅速消耗。“因此，如果你能找到一个看起来像暗矮星的天体，你可以寻找这种锂的存在，因为如果它是褐矮星或类似天体，锂是不会存在的。”
像詹姆斯·韦伯太空望远镜这样的工具可能已经能够探测到像暗矮星这样极冷的天体。但是，根据萨克斯坦的说法，还有另一种可能性：“你可以做的另一件事是观察一整群天体，并以统计的方式询问，是否存在暗矮星子群是否能更好地描述这一群体。”
如果在未来几年我们能够识别出一个或多个暗矮星，这对支持暗物质由WIMP组成的假说有多强的说服力？“相当强。对于轻质暗物质候选者，比如轴子，我认为你无法得到像暗矮星这样的天体。它们不会在恒星内部积聚。如果我们能找到暗矮星，这将提供令人信服的证据，证明暗物质是重粒子，与自身相互作用强，但与标准模型相互作用弱。这包括WIMP类别，但也包括其他一些更奇特的模型，”萨克斯坦总结道。观测到暗矮星并不能确凿地告诉我们暗物质就是WIMP，但这将意味着它要么是WIMP，要么是在所有意图和目的上表现得像WIMP的东西。”