银河系中可能潜伏着反物质构成的恒星

2021年05月03日 10:32 次阅读 稿源:新浪科技 条评论

一项新的研究表明,银河系伽马射线图上的十四个光点可能代表的是反恒星,即由反物质构成的恒星。这些反恒星候选者似乎可以释放出伽马射线,而反物质(物质的带相反电荷的对应物)与普通物质结合并湮灭时也会释放出高能伽马射线。研究人员写道,这可能发生于反恒星表面,因为反恒星自身的引力会吸引星际空间中的普通物质。

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法国阿讷西粒子物理实验室(LAPP)的理论天体物理学家皮埃尔·萨拉提说:“如果,我是说如果,有人可以证明反恒星存在的话……这将给标准宇宙学模型带来巨大冲击。我们对宇宙早期所发生事情的理解,将因此迎来重大变化。”萨拉提未参与该项新研究。

人们普遍认为,尽管宇宙诞生之时存在等量的物质和反物质,但现代宇宙中几乎没有任何反物质。物理学家通常认为,随着宇宙的演化,有些过程导致物质粒子的数量大大超过其“第二自我”反物质的数量。但是,国际空间站上的一种仪器最近检测到了一些反氦原子核的蛛丝马迹,从而动摇了物理学家普遍认可的假设。如果这些观察结果得到证实,那么这些零星的反物质可能来自于反恒星。

宇宙的某些反物质是不是可能以恒星的形式一直幸存至今呢?为了探索这个答案,一组研究人员检查了来自费米伽玛射线太空望远镜的十年观测结果。在这些观测结果中,一共有近5800个伽马射线源,其中14个光点释放的伽马射线所携带的能量,与物质-反物质湮灭时预期释放的能量相当,但这14个光点看起来又和任何其他已知类型的伽马射线源(比如脉冲星或黑洞)不太一样。

根据观察到的候选者数量和费米望远镜的灵敏度,研究团队计算出太阳系附近可能存在的反恒星数量。如果我们的银河系内存在反恒星——在这里,反恒星会积聚大量由普通物质构成的气体和尘埃,那么它们可能会释放出大量伽马射线,并且易于被发现。结果显示,检测到的十几个候选者或许意味着,大约每40万颗普通恒星中仅存在一颗反恒星。

另一方面,如果反恒星存在于银河系之外的话,那么它们积聚正常物质的机会就会降低很多,因而也更难被发现。在这种情况下,每10颗普通恒星中就可能潜藏着一颗反恒星。

然而,想要证明某个天体是反恒星尤其困难,因为除了物质-反物质湮灭时产生的伽马射线外,反恒星发出的光理论上看起来和普通恒星发出的光几乎一样。研究的共同作者、法国图卢兹天体物理与行星研究所的天体物理学家西蒙·杜波克说:“实际上,我们几乎无法证明候选者就是反恒星。证明它们不是反恒星要更容易些。”

天文学家可以通过观察候选者释放的伽马射线或无线电信号随时间变化的趋势,来重新确定这些天体其实不是真正的脉冲星。研究人员还可以寻找可以表明候选者其实是黑洞的光学信号或红外信号。

弗吉尼亚大学夏洛茨维尔分校的物理学家朱利安·赫克说:“显然,研究仍处于初步阶段……但已经足够有趣。”

反恒星的存在将意味着,大量反物质或许以某种方式在孤立的密闭空间中存在。但是赫克认为,如果反恒星真的存在,它们的数量也未必充足,可以解释宇宙中消失的所有反物质的去向。赫克说:“届时你还需要解释,为什么普通物质数量在总体上远远超过反物质数量。”(匀琳)

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