《科学》：恒星诞生提出新理论热暗物质弦点亮早期宇宙

科学家最近提出了一个新的宇宙模型和恒星诞生理论，即宇宙早期的恒星是沿着分布广阔的热暗物质丝（弦）形成的。该理论挑战了宇宙学家目前较为流行的认识，有望揭开早期宇宙的一个最大谜团。相关论文以封面文章的形式发表在9月14日的《科学》杂志上。
 
在大爆炸之后的数百万年里，宇宙是一片黑暗，存在的只有极热但极为分散的氢气和氦气。最终，这两种气体结合形成了恒星，恒星又形成星系，直至成为今天的宇宙。不过，这一切是如何发生的一直都是宇宙学家关心的焦点。之前，科学家已经在暗物质身上找到了答案，他们提出了“冷暗物质模型”（CDM），即不可见的冰冷（即没有辐射）暗物质会形成相对较小的块状结构，它们巨大的引力足以吸引并压缩周围的氢气和氦气，形成早期恒星。
 
不过，在最新的研究中，英国达拉莫大学（University of Durham）的理论学家Liang Gao和Tom Theuns提出了不同的认识，他们认为暗物质并非绝对“冰冷”。在此基础上，研究人员利用超级计算机模拟研究了具有微弱热辐射能力的暗物质。结果发现，这些热暗物质粒子运动很快，它们并不会结成块。在引力的作用下，这些粒子会在最短的轴上以最快的速度压缩，从而延伸成为长达几千光年的细丝状形态，质量可以达到太阳的几百万倍。在热暗物质延伸的过程中，它会吸引并点燃大量的原始氢氦气团，导致恒星诞生，并形成碳、氧、硅等较重的元素，而暗物质丝自身却在恒星大规模爆发形成的过程中逐渐破碎。
 
此外，新的研究有望揭开一个重大宇宙谜团，即为何几乎所有的大星系中央都存在着超大质量黑洞。研究人员认为，这些热暗物质丝可能在早期宇宙中留下了厚重的“种子”，导致后来超大质量黑洞的形成。尽管这些种子的起源目前还不清楚，但Gao和Theuns猜测，它们很可能是由一条线上恒星的坍塌和碰撞创造出来的。
 
美国德克萨斯大学的天文学家Volker Bromm表示，这项研究很有价值，研究早期恒星的形成有助于加深科学家对暗物质本性的理解。不过他同时强调，要证实热暗物质的观点将是一个艰难的过程。鉴于宇宙早期恒星具有特殊的化学组成，Bromm认为，研究太阳中的这些特殊化学成份的燃烧残迹，或许将是一个必然选择。

宇宙早期恒星可能由聚集在热暗物质丝周围的气团（红色）形成的（左），而非在暗物质块的内部（右）（图片来源：《科学》）
 

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