暗物質構成的假想原初黑洞，可能加速宇宙首批恆星形成
首批恆星的出現照亮往後宇宙軌跡，它們壽命僅數百萬年，如今已不復存在，但我們仍有機會藉其爆炸留下的化學豐度特徵間接觀測。最近，一篇研究探討了暗物質候選目標──原初黑洞（PBH）的大小與早期宇宙豐度，並指出原初黑洞可能加速宇宙第一批恆星形成。
宇宙第一批恆星又稱第三星族星（星族 III），它們完全不含金屬（當時的宇宙尚未產生大量重元素），僅由氫、氦組成，反映初始宇宙條件，模型預測第三星族星質量都相當巨大，可能達太陽數百倍，這是因為早期宇宙氣體團塊容易塌縮成更大質量恆星。
也因質量極大，中心反應劇烈、能量釋放快速，第三星族星壽命極短，可能僅數百萬年，演化至生命最後階段以超新星爆發或成為黑洞的方式消失，這些過程將大量重元素散佈至星際介質，成為後續恆星形成的原材料。
正常來說，當代不太可能直接觀測到第三星族星（目前為止也從未直接觀測過），但它們的存在有機會從極古老恆星、星系光譜中留下的化學豐度特徵推斷，探測第三星族星也是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡其中一個任務目標。
天文學家只能先透過模擬理解第三星族星及當時宇宙環境，根據加州大學聖塔克魯茲分校團隊一篇新論文，研究人員認為第三星族星形成於「微暈」空間，該區域主要由暗物質組成，至於構成微暈區域的暗物質以什麼形式呈現，天文學家認為可能是假想的原初黑洞（PBH）。
團隊使用 GIZMO 軟體包結合流體動力學與 N 體重力場景，模擬重現早期宇宙環境，發現不同質量的 PBH 可能發揮 2 種截然不同作用：一是作為種子，使第一批恆星形成時間較預測提早許多，二是成為抑制機制，使第一批恆星形成時間比預測晚。
研究人員指出，大質量 PBHs（約太陽質量 100 倍）可能成為恆星種子，加速恆星生成，小質量 PBHs（約太陽質量 10 倍）則可能抑制恆星誕生，除非早期宇宙存在大量小型 PBHs 才能產生重力聚集效應，以類似大型 PBH 的方式促進恆星形成。
這些模擬結果有助解釋觀測早期恆星形成的時間點，並引導未來天文觀測更加精確，進一步揭示暗物質和宇宙首批恆星秘密。
（首圖來源：pixabay）