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《科学》文章提出恒星诞生新理论-热暗物质弦点亮早期宇宙

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发表于 2007-11-14 18:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
《科学》文章提出恒星诞生新理论-热暗物质弦点亮早期宇宙
(转自科学网,任霄鹏编译)
  
图片说明:宇宙早期恒星可能由聚集在热暗物质丝周围的气团(红色)形成的(左),而非在暗物质块的内部(右)。(图片来源:《科学》)

科学家最近提出了一个新的宇宙模型和恒星诞生理论,即宇宙早期的恒星是沿着分布广阔的热暗物质丝(弦)形成的。该理论挑战了宇宙学家目前较为流行的认识,有望揭开早期宇宙的一个最大谜团。相关论文以封面文章的形式发表在2007年9月14日的《科学》杂志上。

在大爆炸之后的数百万年里,宇宙是一片黑暗,存在的只有极热但极为分散的氢气和氦气。最终,这两种气体结合形成了恒星,恒星又形成星系,直至成为今天的宇宙。不过,这一切是如何发生的一直都是宇宙学家关心的焦点。之前,科学家已经在暗物质身上找到了答案,他们提出了“冷暗物质模型”(CDM),即不可见的冰冷(即没有辐射)暗物质会形成相对较小的块状结构,它们巨大的引力足以吸引并压缩周围的氢气和氦气,形成早期恒星。

不过,在最新的研究中,英国达拉莫大学(University of Durham)的理论学家Liang Gao和Tom Theuns提出了不同的认识,他们认为暗物质并非绝对“冰冷”。在此基础上,研究人员利用超级计算机模拟研究了具有微弱热辐射能力的暗物质。结果发现,这些热暗物质粒子运动很快,它们并不会结成块。在引力的作用下,这些粒子会在最短的轴上以最快的速度压缩,从而延伸成为长达几千光年的细丝状形态,质量可以达到太阳的几百万倍。在热暗物质延伸的过程中,它会吸引并点燃大量的原始氢氦气团,导致恒星诞生,并形成碳、氧、硅等较重的元素,而暗物质丝自身却在恒星大规模爆发形成的过程中逐渐破碎。

此外,新的研究有望揭开一个重大宇宙谜团,即为何几乎所有的大星系中央都存在着超大质量黑洞。研究人员认为,这些热暗物质丝可能在早期宇宙中留下了厚重的“种子”,导致后来超大质量黑洞的形成。尽管这些种子的起源目前还不清楚,但Liang Gao和Tom Theuns猜测,它们很可能是由一条线上恒星的坍塌和碰撞创造出来的。

美国德克萨斯大学的天文学家Volker Bromm表示,这项研究很有价值,研究早期恒星的形成有助于加深科学家对暗物质本性的理解。不过他同时强调,要证实热暗物质的观点将是一个艰难的过程。鉴于宇宙早期恒星具有特殊的化学组成,Volker Bromm认为,研究太阳中的这些特殊化学成份的燃烧残迹,或许将是一个必然选择。


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