摘要：暗物质是宇宙里最神秘的存在之一，占宇宙总质能的85%，却看不见摸不着，天文学家们琢磨了几十年都没完全搞懂。最近，詹姆斯·韦伯空间望远镜传来可能改写天文史的消息：或许找到了靠暗物质“供能”的特殊天体，暗星。

暗物质是宇宙里最神秘的存在之一，占宇宙总质能的85%，却看不见摸不着，天文学家们琢磨了几十年都没完全搞懂。最近，詹姆斯·韦伯空间望远镜传来可能改写天文史的消息：或许找到了靠暗物质“供能”的特殊天体，暗星。

暗星和我们熟悉的太阳、北斗星完全不一样：它们不靠核聚变发光，亮度却能超过整个星系；质量能达到太阳的百万倍，诞生在宇宙刚“出生”1亿到4亿年的早期阶段。要是发现最终得到证实，不仅能刷新我们对宇宙早期样貌的认知，还可能解开“超大质量黑洞怎么来的”“早期星系为何长得这么快”等困扰学界多年的难题。

暗星不是“不发光的星”

一听到“暗星”，很多人可能会以为是“熄灭的死星”，但事实刚好相反，它们是宇宙早期可能存在的“超级发光体”。要理解暗星，得先打破一个常识：不是所有恒星都靠核聚变获取能量。

我们熟悉的太阳，核心温度高达1500万摄氏度，氢原子在这种极端环境下聚变成氦，释放出光和热，这就是核聚变供能。但暗星的能量来源完全是另一套逻辑，靠暗物质的“湮灭”。

天文学家推测，暗物质粒子会通过弱核力相互作用，两个暗物质粒子相遇时，会湮灭成电子、正电子等普通粒子，粒子碰撞会释放出巨大能量。暗星的核心就像一个“暗物质湮灭反应堆”，靠湮灭能量发光发热，而且还有几个颠覆认知的特点：

暗星的直径可能是太阳的10倍以上，超过14亿公里，差不多能从太阳延伸到土星轨道，比我们熟知的红巨星还要大得多。

虽然暗星核心温度只有1000万摄氏度，远低于太阳核心，但暗物质湮灭释放的能量，能让亮度达到太阳的数十亿倍，比整个银河系的总亮度还高。

暗物质在暗星内部缓慢湮灭，哪怕暗物质质量只占暗星总质量的0.1%，也足够支撑它“燃烧”数百万甚至数十亿年，比普通大质量恒星寿命长得多。

暗星一开始可能只有几倍太阳质量，但会不断吸积周围的气体和暗物质，最终长成太阳质量100万倍的“超级天体”。

韦伯找到4个候选体

这次韦伯望远镜把观测目标对准了宇宙诞生后1亿到4亿年的“再电离时代”，那时候宇宙里还没有星系，只有零星的“第三代恒星”，暗星很可能诞生在这个时期。

研究团队通过韦伯的近红外光谱仪，在遥远宇宙中找到了4个“可疑天体”，特征和理论预测的暗星高度吻合，分别命名为JADES-GS-1100、JADES-GS-1300、JADES-GS-Z140和JADES-GS-Z141。

其中最让人瞩目的是JADES-GS-Z141，距离地球约132亿光年，对应宇宙诞生后5亿年左右时期，是目前人类观测到的“最遥远发光天体之一”。通过光谱分析，科学家发现了一个关键信号，电离氦的1640埃吸收线。

吸收线堪称暗星的“身份ID”，普通恒星大气中也有氦，但暗星因为核心暗物质湮灭能量，会让外层大气中的氦原子大量电离，形成独特谱线。韦伯精准捕捉到信号，也是科学家判断它们可能是暗星的核心依据。

更进一步的是候选体质量，在50万到170万倍太阳质量之间，和暗星“超大质量”理论预测完全匹配。要真的是暗星，它们将成为人类发现的第一批“不靠核聚变驱动的发光天体”。

暗星能解开3个宇宙级谜题

暗星的发现如果得到证实，会给天文学带来“颠覆性”影响，至少能解决3个目前无法解释的难题：

早期超大质量黑洞“凭空出现”谜题

现在我们知道，几乎每个星系中心都有一个超大质量黑洞。但天文学家一直想不通：宇宙才诞生几亿年，这些黑洞怎么能长得这么大？

普通恒星死亡后形成的恒星级黑洞，要靠吸积物质长成百万倍太阳质量黑洞，至少需要几十亿年，远超早期宇宙时间。而暗星刚好能填补空白：

暗星本身就有百万倍太阳质量，等内部暗物质消耗完，失去能量支撑核心会在自身引力作用下坍缩，直接形成“原生超大质量黑洞”。这个过程只需要几百万年，完美匹配早期宇宙中黑洞的形成时间。

韦伯之前就发现过一个矛盾：宇宙诞生后6亿年，就已经出现了质量和银河系相当的星系，比如“EGS-zs8-1”。但按照传统理论，早期宇宙气体云要慢慢聚集形成恒星，再组成星系，整个过程至少需要10亿年以上，这些“早熟星系”的存在，一直让科学家摸不着头脑。

而暗星可能是“早期星系的种子”：多个暗星在引力作用下聚集，它们周围的气体和尘埃会逐渐形成普通恒星；暗星坍缩形成的超大质量黑洞，又通过引力吸引更多物质，加速星系形成。这样一来，早期星系“快速成长”的问题就有了合理的解释。

暗物质“到底是什么”线索

暗物质的本质是目前物理学最大的谜题之一，而暗星是“直接探测暗物质”的绝佳机会。

暗星的亮度、温度、光谱特征，都和暗物质的湮灭效率、粒子质量直接相关。要是能通过韦伯望远镜更精确的观测暗星细节，就能反推出暗物质粒子性质，比如暗物质粒子的质量、湮灭时释放的能量等。这比地面上的暗物质探测器更直接，或许能帮我们找到暗物质的“真实身份”。

Alma望远镜将跟进观测

不过现在还不能确定4个候选体就是暗星。天文学家也提出了其他可能：比如它们是“极亮的早期星系”，或者是“被尘埃包裹的类星体”，这类天体由超大质量黑洞驱动发光。

接下来，研究团队计划用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列Alma，进一步观测候选体。Alma能探测到天体发出的毫米波信号，通过分析信号，科学家可以判断候选体周围是否有大量尘埃：如果是星系或类星体，周围会有不少尘埃；而暗星周围的尘埃很少，这样就能排除其他可能性。

要是Alma观测能进一步证实“暗星特征”，这个发现将成为继“宇宙微波背景辐射”“引力波”之后，又一个改写宇宙学教科书的重大突破。

韦伯望远镜的“超能力”

为什么只有韦伯望远镜能找到暗星？关键在于“红外观测能力”。

宇宙一直在膨胀，遥远天体发出的光会被“拉伸”成波长更长的红外线，也就是“红移”。比如这次观测的暗星，红移值达到了10以上，它们发出的紫外线，经过130多亿年的传播，到达地球时已经变成了近红外线。

而韦伯配备了专门的近红外相机和近红外光谱仪，能捕捉到红移的微弱信号，相当于“把宇宙的‘婴儿照’调亮、放大”。之前的哈勃望远镜虽然也能观测红外，但灵敏度和分辨率远不如韦伯，根本无法分辨这么遥远的暗星候选体。

来源：科学搬运员