暗矮星：揭開暗物質本質的新契機
英國杜倫大學、夏威夷大學與利物浦大學的天文學家近日提出一項嶄新理論，認為在宇宙中可能存在一類被稱為「暗矮星」（dark dwarfs）的天體，這些天體的能量來源並非傳統的核融合反應，而是來自暗物質粒子的湮滅。該研究發表於《宇宙學與宇宙粒子物理學期刊》（Journal of Cosmology and Astroparticle Physics），被認為有望突破我們對暗物質本質的認識。
目前，天文物理界普遍認定暗物質確實存在，但其真實身分仍未明。主流理論之一認為暗物質由所謂的「弱交互質量粒子」（WIMPs）組成，這些粒子質量極大，但與一般物質的作用極微弱，只能藉重力效應間接觀察。根據本次理論，當棕矮星（brown dwarfs，質量僅太陽約8%）位於暗物質濃度極高的區域（如銀河系中心），就會持續捕獲大量WIMP類暗物質。這些暗物質進入星體後，在內部相互湮滅並釋放能量，足以維持天體發光，形成暗矮星。
暗矮星不能核融合 鋰-7同位素是關鍵
不同於核融合維生的恆星，暗矮星由暗物質湮滅供能，因此只會出現在WIMP等具自交互作用與高質量的暗物質模型中，對於其他如軸子、超輕粒子、惰性中微子等候選者則無法產生同樣效果。這項假說不僅指向了暗物質的可能型態，更為觀測界提供明確的鑑別依據。
研究團隊提出一項關鍵標記──鋰-7同位素。由於鋰-7在傳統恆星中會迅速被消耗殆盡，但暗矮星並不發生核融合反應，因此若能找到發光卻仍富含鋰-7的天體，極可能就是暗矮星而非一般棕矮星。未來天文觀測若能在銀河系核心等地發現此類星體，並證實其化學成分，即可進一步驗證WIMP型暗物質存在，成為探索宇宙隱形物質本質的關鍵突破。
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首圖來源：Gemini AICC BY 4.0)
圖片來源：Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (CC BY 4.0)
參考論文：
1、Dark dwarfs: dark matter-powered sub-stellar objects awaiting discovery at the galactic center
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
延伸閱讀：
1、詹姆斯·韋伯太空望遠鏡挑戰暗物質理論：宇宙形成另有解釋？