由暗物质构成的行星可能已经炸起来而我们可以看它们

By Paul Sutter 

2022/8/4

Science & Astronomy

我们能看到爆炸的暗物质行星的痕迹吗？ (Image credit: iStock/Getty Images Plus)

暗物质仍然令人沮丧的难以捉摸。我们在任何实验室实验中已经没有看到任何直接的探测，在宇宙尺度上，我们只有它存在的环境给证据。

现在，一个新的假设提出很大一部分暗物质可能被束缚在海王星大小的紧密球内------所谓的暗物质行星。但是，虽然这些行星会仍然对我们是不可见的，但它们可能收集可能经历核聚变的氦和氢的大气层，这为我们提供一个它们存在的重要线索。

暗物质行星

我们看到暗物质的证据在我们周围。恒星环绕它们星系中心太快的运行。星系在它们星系团内移动得太快。宇宙微波背景即宇宙只有38万岁老时发出的余辉光图案由于暗物质只能具有它有的暗物质属性。还有更多。没有其他替代能解释大量的观察证据。

然而，我们一直不能够在刚好做这个的实验中来直接探测暗物质。其中一些可能只是运气不好，无论暗物质是什么，它极其罕见的与正常物质相互作用（如果毕竟）。 也许我们的仪器可能刚好不够敏感，或者我们没有运行我们的实验足够长，以收集足够的数据来看一个明确的信号。

或者宇宙中有大量的暗物质------只是刚好不在这里。

守住一个秘密

暗物质行星的形成可以解释为什么在我们的实验中已经没有折腾出暗物质。不是平滑地分布在整个星系中，而是大部分暗物质会在这些球中，质量从小行星到海王星的质量不等。除非其中一个球碰巧穿过我们的探测器，我们不会看到它。

这是一个有趣的想法，但与任何科学假设一样，我们需要对其进行测试。

这篇论文提出刚好怎样做到这一点。作者概述了暗物质行星怎样不只是在早期宇宙中形成并且刚好坐在那里数十亿年。

相反，暗物质行星会比相当多的任何东西更早形成。在早期，宇宙仍然是一个等离子体，正常物质锁在与辐射恒定的斗争中，这使一切都是原子的并阻止了更大物体的形成。但是暗物质不与正常物质或光相互作用，因此完美的自由开始收集进入行星。

后来，宇宙冷却到足以中和等离子体并允许正常物质积累。最终，这些物质会变成恒星和星系，但与此同时，一些物质可能会发现它们自己引力上被吸引到暗物质行星，这就是事情可能变得有趣的地方。

暗爆炸

研究人员发现了这些假设的暗物质行星会首先积累一层氦，因为这是第一个与早期宇宙的等离子体状态分离的元素。接下来是氢，围绕氦建立起一个厚厚的大气层。

跌入一个暗行星会是很奇怪。氢层将是温暖的，因为它引力上被束缚在致密的天体上，摩擦会造成它发光。你可以穿过它并到达它下面的氦层。一旦你通过它，你会看到...什么都没有。暗物质行星本身的核心将是完全的看不见，你会发现你自己被一个发光的等离子体壳包围着。

研究人员发现了如果太多的氦和氢聚集在暗物质行星上，它们可能会达到临界温度和密度并经历失控的核聚变。有时，这将采取仅是闪光或甩射物质的形式，有时它可以完全引爆整个氢和氦的质量，与由此产生的爆炸的亮度相媲美超新星。

所有这些活动都不会影响暗物质行星，因为暗物质并不关心正常物质与它自身的关系。但我们也许能够看到这些爆炸，放弃掉支撑隐藏行星的存在。

研究人员发现了这些爆炸会具有与X射线爆发相似的能量和频率，这是天文学中一个常见的观测。然而，这并不是一个灌篮，因为研究人员仍然需要确定这些暗物质行星驱动的爆炸是否以及怎样与更熟悉的天体物理学变体是不一样的。但如果有这样一个差异，我们也许能够使用我们现有的记录的X射线爆发的广泛目录来确定暗物质是否存在以及它是否形成行星。