科学家正在寻找一种奇异天体，或可解开宇宙学最大的谜
一种不稳定的、由暗物质构成的天体。
近日一些来自英国伦敦国王学院的科学家在《物理学评论》杂志上的一篇论文中称，大爆炸之后不久，宇宙中可能出现过大量由暗物质组成的天体——“轴子星（axion stars）”。这种不稳定的天体存在时间很短，很快就会发生猛烈爆炸，并消失于无形。但是爆炸会在宇宙大爆炸的余晖——宇宙微波背景辐射中留下印记。假如我们能够找到这些微妙的印记，就能最终揭开暗物质之谜。
假想中的暗物质占宇宙物质总量的85%，但是却没有人看到过它。科学家设想这是因为它不会与光发生相互作用。而这也意味着暗物质并不是组成宇宙天体和我们人类身体的普通粒子。
因此科学家们一直在寻找着所谓的暗物质粒子。流行的暗物质理论中，有一种认为构成暗物质的是一种名叫“轴子（axions）”的假想粒子。这是一种质量很小的粒子，其理论首次提出于1977年。
而国王学院的科学家认为，假如我们在它们聚集成团的地方寻找，就能找到它们。因为它们聚集成团后，可能会形成所谓的“轴子星（axion stars）”并很快爆炸。而这样的爆炸，一定会在宇宙微波背景辐射中留下微妙的印记。
暗物质不与光子相互作用，而光子与四大基本作用力中的电磁力有关，那么这就意味着暗物质不与电磁力相互作用。但是暗物质显然与另外一种基本作用力有关，这种基本作用力就是引力。
事实上，暗物质的首次发现就与引力有关。当时科学家发现，宇宙中的一些星系自转速度明显过快，如果它们内部只存在那些“可见”的物质，那么仅凭这些物质产生的引力，是不足以将它们聚集在一起的。科学家今天普遍相信，大部分大星系“浸泡”在一个暗物质“晕”中。这个晕极其庞大，其外缘远远超出了由星系盘、星系晕和气体尘埃组成的可见范围。
如果这一切都没错，那么如果我们假设暗物质粒子真的是所谓的“轴子”，这些低质量粒子的数量一定大得惊人，否则它们就无法提供我们在实际观测中所见的额外引力效应。
另一方面，这可能也意味着宇宙中存在一些轴子的高密度区。在这些高密度区里，轴子们会在量子物理学法则的支配下“统一行动”，导致位于星系中心区的大型轴子团形成所谓的“轴子星”。
理论上，轴子星都是短命的。它们无法像包围着星系的暗物质晕那样长期存在。轴子星一旦质量突破某个极限，就会变得不稳定。它们会爆炸并释出大量辐射。
研究人员认为，爆炸产生的辐射，会加热存在于首批原子形成后至首批恒星诞生前的时期内，也就是宇宙大爆炸后5千万年到5亿年之间的星系际气体。
电子和质子结合起来形成首批原子的时期，在宇宙演化史上被称为“复合期（era of recombination）”。这意味着从此时开始，电子不再无休止地散射光子。而对于光子而言，宇宙在此时突然变成透明的了。此时出现的所谓“第一道光”今天依然可以见到——但它已经变成了“化石”，渗透到了整个宇宙中，它就是“宇宙微波背景辐射”。
而国王学院的科学家认为，当初轴子星的爆炸会在宇宙微波背景辐射中留下印记。即使是较小的轴子星，也会在爆炸后产生电磁晕。假如我们能够在21厘米的射电波波段上，找到这些印记，就能确认暗物质是由轴子组成的。
参考
King's scientists edge closer to finding truth behind dark matter
https://www.kcl.ac.uk/news/kings-scientists-edge-closer-to-finding-truth-behind-dark-matter
Soliton merger rates and enhanced axion dark matter decay
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.109.043019
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