由于核聚变，原子融合在一起并释放能量，恒星在黑暗的太空中发出耀眼的光芒。但是，如果有另一种方法可以为恒星提供能量呢？由三位天体物理学家组成的研究196世界之最小组--德克萨斯大学奥斯汀分校的凯瑟琳-弗雷斯（Katherine Freese）与科尔盖特大学的科斯明-伊利（Cosmin Ilie）和23岁的吉利安-保林（Jillian Paulin）合作--分析了詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的图像，发现了三个可能是"暗星"的明亮天体。

"暗星"理论上比我们的太阳大得多、亮得多，由暗物质粒子湮灭提供能量。如果得到证实，暗星可能揭示暗物质的本质，这是物理学中最深奥的未决问题之一。

UT奥斯汀分校温伯格理论物理研究所所长、杰夫和盖尔-科多斯基物理学讲座教授弗雷斯说："发现一种新型恒星本身就很有趣，但如果发现是暗物质在驱动这一切，那将是巨大的发现。"

这三个天体（JADES-GS-z13-0、JADES-GS-z12-0和JADES-GS-z11-0）最初于2022年12月被JWST高级深河外星系巡天（JADES）确定为星系。现在，包括德克萨斯大学奥斯汀分校的凯瑟琳-弗雷斯（Katherine Freese）在内的一个研究小组推测，它们实际上可能是"暗星"。"暗星"是一种理论上比太阳更大、更亮的天体，由暗物质湮灭的粒子驱动。资料来源：NASA/ESA

尽管暗物质约占宇宙的25%，但其本质却一直困扰着科学家。科学家们www.196nk.cn相信它是由一种新型的基本粒子组成的。其中最主要的候选粒子是弱相互作用大质量粒子。当它们发生碰撞时，这些粒子会自我湮灭，将热量沉积到坍缩的氢云中，并将它们转化为能被感知的暗星，识别超大质量暗星将为根据观测到的暗星特性了解暗物质提供可能。

这项研究成果于7月11日发表在《美国国家科学院院刊》上。

JWST对这些天体光谱特性的后续观测--包括某些频段的光强骤减或过剩--将有助于确认这些候选天体是否真的是暗星。证实暗星的存在还可能有助于解决JWST带来的一个问题：宇宙中似乎有太多的大型星系，它们出现得太早，不符合宇宙学标准模型的预测。

弗雷斯说："更有可能的是，标准模型中的某些东西需要调整，因为像我们这样提出全新的东西总是不太可能的。但是，如果其中一些看起来像早期星系的天体实际上是暗星，那么星系形成的模拟结果就会与观测结果更加吻合。"

这三个候选暗星（JADES-GS-z13-0、JADES-GS-z12-0和JADES-GS-z11-0）最初于2022年12月被JWST高级深河外星系巡天（JADES）确定为星系。通过光谱分析，JADES团队确认这些天体是在宇宙大爆炸后约3.2亿年到4亿年之间被观测到的，使它们成为有史以来观测到的最早的天体之一。

"当我们查看詹姆斯-韦伯的数据时，这些天体有两种相互竞争的可能性，"Freese说。"一种可能是它们是包含数百万颗普通III类恒星的星系。另一种可能是它们是暗星，一颗暗星的光足以与整个星系的恒星相抗衡。理论上，暗星的质量可以达到太阳的几百万倍，亮度可以达到太阳的100亿倍。"

科尔盖特大学物理和天文学助理教授Ilie说："我们早在2012年就预测，超大质量暗星可以用JWST观测到。正如我们最近发表的《美国科学院院刊》（PNAS）文章所示，我们在分析JWST数据时已经发现了三颗候选超大质量暗星，它们是由Curtis-Lake等人从光谱学角度证实的四颗高红移JADES天体，我相信我们很快就会发现更多的候选天体"。

暗星的想法源于Freese和Doug Spolyar之间的一系列对话，当时Doug Spolyar还是加州大学圣克鲁兹分校的一名研究生。他们想知道 暗物质对宇宙中最早形成的恒星有什么作用？随后，他们联系了犹他大学的天体物理学家保罗-贡多洛（Paolo Gondolo），后者加入了这个团队。经过几年的发展，他们于2008年在《物理评论快报》（Physical Review Letterwww.196nk.cns）杂志上发表了有关这一理论的第一篇论文。

弗雷斯、斯波利亚尔和贡多洛共同建立了这样一个模型：196世界之最 在早期原星系的中心，存在着非常致密的暗物质团，以及氢气和氦气云。当气体冷却时，它会发生坍缩，并将暗物质一起拉入。随着密度iqllm的增加，暗物质粒子会越来越多地湮灭，增加越来越多的热量，这将阻止气体一直塌缩到足够致密的内核，以支持像普通恒星那样的核聚变。相反，它将继续聚集更多的气体和暗物质，变得又大又蓬松，比普通恒星明亮得多。与普通恒星不同的是，动力源将均匀分布，而不是集中在核心。有了足够的暗物质，暗星的质量可以达到太阳的几百万倍，亮度可以达到太阳的100亿倍。