聚变发光的隐匿恒星可能终将揭示暗物质

目前我们对暗物质的认知仅限于其存在及行为模式——尚未真正揭示其本质。过去五十年间，多种假说被提出，但均未积累足够的实验证据形成定论。萨克斯坦及其团队的研究意义重大，因其提供了打破僵局的具体工具。

最著名的暗物质候选者之一是弱相互作用大质量粒子（WIMPs）——这类粒子质量极大却与普通物质作用极弱：它们穿透物体时无法被察觉，不发光且不受电磁力影响（故不反射光线而保持隐形），仅通过引力效应显现自身。此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，因此可能被恒星捕获并在其内部积聚。若此情况发生，暗物质可能产生自相互作用并湮灭，释放出加热恒星的能量，"萨克斯坦解释道。

普通恒星（如太阳）发光源于核心发生的核聚变过程，产生大量热能。当恒星质量足够大时，引力将物质剧烈压缩至中心，触发原子核间反应。此过程释放的巨量能量即为我们所见的光。暗矮星同样发光——但并非源于核聚变。"暗矮星属极低质量天体，质量约为太阳的8%，"萨克斯坦阐明。如此小的质量不足以触发聚变反应。因此这类天体（虽在宇宙中极为普遍）通常仅发出微弱光芒（由相对微弱的引力收缩产生能量所致），被科学家称为褐矮星。

然而，若褐矮星位于暗物质特别密集的区域（如银河系中心），它们可能发生蜕变。"这些天体聚集暗物质后转化为暗矮星。周围暗物质越多，捕获量越大，"萨克斯坦阐述，"而恒星内部暗物质越多，通过湮灭产生的能量就越强。"

但该机制依赖特定类型的暗物质。"暗矮星的存在要求暗物质由WIMPs构成，或是任何能强烈自相互作用产生可见物质的重粒子，"萨克斯坦指出。其他暗物质候选粒子（如轴子、模糊超轻粒子或惰性中微子）质量过轻，无法在此类天体产生预期效应。唯有能相互作用的可湮灭大质量粒子，才能为暗矮星提供能量。

若无具体方法识别暗矮星，整套假说将失去价值。为此萨克斯坦团队提出标志性特征："存在若干特征标记，但我们选择锂-7因其具有独特效应。"科学家解释称，锂-7极易燃烧，在普通恒星中会迅速消耗。"因此若发现疑似暗矮星的天体，可通过检测锂元素存在与否来判定——褐矮星或类似天体不含此元素。"

詹姆斯·韦伯太空望远镜等设备已能探测暗矮星这类极冷天体。但萨克斯坦提出另一途径："还可通过统计学方法分析天体族群整体数据，判断是否存在暗矮星亚群。"

若未来数年成功识别暗矮星，其对WIMPs构成暗物质的假说支持力度如何？"相当有力。轻质暗物质候选粒子（如轴子）无法形成暗矮星——它们不会在恒星内部积聚。发现暗矮星将提供确凿证据：暗物质具有大质量、强自相互作用且仅与标准模型弱相互作用。这不仅支持WIMPs理论，也涵盖某些更奇异的模型。"萨克斯坦总结道。观测到暗矮星虽不能直接证实暗物质即WIMPs，但意味着它要么是WIMPs，要么在各方面行为与WIMPs完全一致。"

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Journal Reference:

Djuna Croon, Jeremy Sakstein, Juri Smirnov, Jack Streeter.Dark dwarfs: dark matter-powered sub-stellar objects awaiting discovery at the galactic center.Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2025; 2025 (07): 019 DOI:10.1088/1475-7516/2025/07/019