理论天体物理学家凯瑟琳·弗里兹及其研究团队,日前在美国《国家科学院学报》周刊上发表研究报告说,詹姆斯·韦布空间望远镜去年12月发现的3个星系,可能是3颗暗星,由暗物质提供能量。
弗里兹2019年曾说:“在这些即将到来的数据中,可能会发现一种全新的恒星,这是一个令人兴奋的前景。”
后续研究将确定这3颗“候选暗星”,是否真是理论上所说的“暗恒星”。
大爆炸不久形成的三星系 可能不是星系,是暗星
詹姆斯·韦布空间望远镜2021年12月25日发射升空。在它发射近一周年之时,“高级深星系外巡天”项目观测28小时覆盖250个微弱星系,10个国家的80多个天文学家一起研究,发现极遥远红移现象,并确认这些星系形成于宇宙大爆炸后3.25亿年至4.5亿年内。
根据当前理论,宇宙诞生于距今约138亿年前的大爆炸。也就是说,这些星系形成于134亿年前。
凯瑟琳·弗里兹是美国得克萨斯大学奥斯汀分校温伯格理论物理研究所所长。她与科尔盖特大学科斯敏·伊烈与吉莉安·波林组成的团队,研究了那3个星系。
她认为,那不是星系,而是暗星。
它们被命名为JADES-GS-z13-0、JADES-GS-z12-0和JADES-GS-z11-0。弗里兹说:“发现一种新型恒星很有趣,发现暗物质提供了动力的恒星——这巨有趣。”
黑洞最早叫暗星
现在的暗星是个新名词
暗星的概念,最早是18世纪英国自然哲学家约翰·米歇尔提出来的。他被称为“史上最伟大的默默无闻科学家”。
米歇尔所说的暗星其实是黑洞,不是现在所说的暗星。他的黑洞预言领先了一个多世纪,直到1916年德国人卡尔·史瓦西利用爱因斯坦广义相对论计算后重新发明。他还提出“双星观测法”探测黑洞,也是现代天文学家推断黑洞的方法之一。
凯瑟琳·弗里兹2006年开始研究,并于2007年提出暗星概念,认为恒星演化的第一个阶段可能是暗星的形成。
弗里兹1957年2月8日出生于德国巴登-符腾堡州的弗莱堡,9个月大时,随父母移民美国。她说,1984年去芝加哥大学攻读博士学位,是因为戴维·施拉姆在那里。施拉姆是费米实验室粒子天体物理学理论小组的创始人。期中考她是唯一通过的学生,施拉姆对她产生了兴趣:“你愿意和我一起做个关于中微子的理论项目吗?”她说:“改一下,我和你一起工作怎样?”她得到了施拉姆为导师的博士学位。
她2014年出版的《宇宙鸡尾酒:三部分暗物质》,是暗物质科普名作。2019年她获得美国物理学会2019年利林菲尔德奖,表彰了她“在宇宙学和粒子物理学的开创性研究”,和“向公众传达物理学激情的不懈努力”。
暗星是怎么来的
它是“异形替代品”
科学家在天文观测中发现很多疑似违反牛顿万有引力定律的现象,但可以在假设暗物质存在的前提下得到很好的解释。根据科学家推算,在宇宙物质总质量中,普通物质约占15%,其余85%是暗物质。
暗星形成于原始星系的中心,那里有充足的暗物质,是一种理论上可能存在的不可见物质。
2021年7月在《关于太空的一切》杂志发表《暗星:宇宙中的第一颗恒星》一文,引述暗星理论,解读“最初的星星是从哪里来的?”这个问题。
宇宙大爆炸后2亿年,第一批恒星诞生在这些微小的光环中,叫作星族Ⅲ。它们太微弱,观测不到。它们死于超新星爆炸,为第二批恒星生成了第一批金属,第二批恒星量很少,但产生了生命。
据弗里兹的理论,暗星也是第一批恒星,几乎完全由宇宙大爆炸带来的氢和氦组成,与普通恒星并无不同,暗星中暗物质的质量不到0.1%。
太阳这样的普通恒星由核聚变提供能量。暗星的能量来自暗物质的湮灭。
“第一颗恒星形成的标准场景并不依赖于暗物质的湮灭。”瑞典乌普萨拉大学的艾瑞克·扎克里森说,“暗星只是被视为标准形成路线的一种异形替代品。”
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