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宇宙中的四種詭異天體

宇宙承載了人類的所有想象力。

M104星系。它是一個恒星(以及各種類型天體)的集合體。

太陽,以及滿天的繁星,都是一團(tuán)熾熱的等離子體,它們在核聚變的驅(qū)動下發(fā)光發(fā)熱,照亮了漆黑的宇宙,乃至為生命提供能量。這樣的天體我們稱之為恒星。

但天文學(xué)家認(rèn)為,宇宙中還存在著一些奇異的“超現(xiàn)實主義”天體。我們姑且把它們也稱作“星”。但這些“星”和我們所認(rèn)識的恒星極為不同。

這些“超現(xiàn)實主義”天體在很大程度上是一種理論假設(shè)。但是近年來人們發(fā)現(xiàn),它們存在的證據(jù)已經(jīng)開始出現(xiàn)。

暗物質(zhì)星(Dark matter stars)

暗物質(zhì)星早于恒星出現(xiàn),且今天可能依然存在。

但是暗物質(zhì)星并不是主要由暗物質(zhì)組成的。暗物質(zhì)星的主要成分和普通恒星一樣是氫和氦,只是包含大量“超中性子暗物質(zhì)”。

“超中性子(neutralinos)”是暗物質(zhì)的候選者。部分超對稱理論認(rèn)為,超中性子是“弱相互作用大質(zhì)量粒子”,也就是暗物質(zhì)粒子。

理論上超中性子也是它們自身的反物質(zhì),一旦互相接觸就會湮滅,釋放出大量能量。單純的超中性子湮滅能,可以維持恒星數(shù)十億年的燃燒,而無需核聚變的介入。

這樣的暗物質(zhì)星巨大無比,也非常松散,它們的直徑可達(dá)數(shù)十乃至數(shù)千天文單位。但是由于沒有發(fā)生核聚變,而且溫度相對較低,暗物質(zhì)星非常暗,暗到可能人眼無法看見。

但是這種“超現(xiàn)實主義”天體目前還只停留在理論上,因為到目前為止人們還沒有發(fā)現(xiàn)超中性子的存在。

玻色星(Boson stars)

玻色星。

暗物質(zhì)的候選者不只超中性子一種,因此暗物質(zhì)星也可能不只有超中性子暗物質(zhì)星一種。

一些天文學(xué)家認(rèn)為暗物質(zhì)星也有可能由玻色子組成。玻色子是攜帶基本作用力的粒子,比如光子就是玻色子的一種,它攜帶有電磁力。

天文學(xué)家認(rèn)為暗物質(zhì)可能有它自己的玻色子,要么這種玻色子自己就是暗物質(zhì),要么它為暗物質(zhì)和普通物質(zhì)相互作用提供了幫助。暗物質(zhì)玻色子會合并成暗物質(zhì)星,但是它們的行為方式十分詭異。

普通恒星是由費米子構(gòu)成的,而玻色星是由玻色子構(gòu)成的,這些玻色子遵循的規(guī)則與我們的生活經(jīng)驗截然不同。

構(gòu)成普通恒星的費米子不會在同一時間出現(xiàn)在同一空間,它們的位置是相對確定的。但玻色子更像波,它們是可以疊加的,且疊加后可能會變得更強。這種狀態(tài)叫玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)。玻色星就是一個巨大的玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)天體。其特征在某些方面和黑洞很像。

之前人們發(fā)現(xiàn)一次黑洞合并事件有疑點,有一些科學(xué)家就認(rèn)為這次事件是由兩顆玻色星合并導(dǎo)致的。

假如宇宙中真的充斥著玻色星,那么暗物質(zhì)之謎也就迎刃而解了。但是誰知道呢?

夸克星(Quark stars)

疑似夸克星3C 58。

中子星是宇宙中已知密度最高的非黑洞天體。但是理論上還有一種天體的密度比中子星更高,這種天體叫夸克星。

夸克星的密度介于中子星和黑洞之間。它們由夸克組成,而夸克是組成質(zhì)子和中子的基本粒子。

科學(xué)家相信夸克星是大型中子星經(jīng)過漫長的歲月冷卻后的產(chǎn)物。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和錢德拉X射線天文望遠(yuǎn)鏡曾經(jīng)于大約20年前發(fā)現(xiàn)過兩顆疑似夸克星。其中一顆已被排除,而另一顆至今存疑。這顆疑似的夸克星名為3C 58,其溫度會大幅震蕩,不符合中子星的行為模式。但到目前為止也無法證明它就是夸克星。

索恩-澤克天體(Thorne-Zytkow objects)

索恩-澤克天體本質(zhì)上是一個俄羅斯套娃。

紅巨星的內(nèi)核要么還在進(jìn)行核聚變,要么是白矮星;要是一顆紅巨星的內(nèi)核是中子星,那這顆紅巨星就不叫紅巨星了,叫“索恩-澤克天體”。

索恩-澤克天體就像一個俄羅斯套娃,因為紅巨星和中子星是兩種形成機制截然不同的天體。

但是在宇宙中這種情況確實有可能出現(xiàn)。理論上它是紅巨星或紅超巨星和中子星碰撞的產(chǎn)物。假如兩顆星靠得太近,這種事情就會發(fā)生。但是這種情況更有可能發(fā)生在一對雙星身上。雙星中如果有一顆爆發(fā)成為超新星,留下一顆中子星,這顆中子星就有可能在爆發(fā)過程中產(chǎn)生位移,撲向其伴星的懷抱。二者合二為一后,一個嶄新的俄羅斯套娃就出現(xiàn)了。

由于最早提出這一概念的是物理學(xué)家基普·索恩和安娜·澤克,人們就把這種套娃式的天體叫做索恩-澤克天體。

2014年天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一顆名為HV 2112的恒星疑似被套娃,但至今尚不能確定。

M87中心黑洞的磁場結(jié)構(gòu)。

或許隨著人類知識水平的進(jìn)步,還會有更多的“超現(xiàn)實主義”天體被提出來,甚至被發(fā)現(xiàn)。如果宇宙是無限的,那么它應(yīng)當(dāng)可以承載人類的所有想象力。

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