新的研究提示叫“玻色新星”的不可看见的超新星可能正在我们周围爆炸

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By Paul Sutter

2023/7/27

Dark Matter

当一颗看不见的恒星死时发生什么？当然，它爆发在一个看不见的爆炸中。新的研究描述这些看不见的“玻色新星（bosenovas）”怎样行为。

由哈勃望远镜发现的一个血红色超新星遗迹。假设的玻色新星会类似的行为------ 虽然完全的不可见的。 (Image credit: NASA Goddard)

在宇宙中到处，看不见的恒星可能正垂死在高能爆炸中，新的研究提示科学家如何能实际上探测这些看不见的灾难。

 在6月28日发表在预印本数据库arXiv上的一篇论文中，一组天体物理学家探讨了当玻色星------理论上由不可见的暗物质组成的大天体------到达它们生命的尽头时会发生的。他们写道，结果是一场类似于一颗超新星的巨大爆炸，只是看不见的：一颗“玻色新星”。

看不见的宇宙

暗物质是一种神秘的几乎占宇宙中每个星系质量的85%以上的物质。虽然天文学家已经发现了指向它的存在的多条证据线，但所有这些线都依靠暗物质的在正常物质上的引力影响。我们还没有以任何其他方式探测到暗物质的存在，因此对问题中对暗物质负责的粒子的身份仍然存在。

多年来，先导理论是暗物质粒子是重的------如果不比像质子和中子一样粒子更重。但搜索重暗物质和正常物质之间的相互作用已经出来空的。因此现在，理论家正转向其中暗物质是极端轻的模型。

从观点看，已知最轻的粒子是中微子，它比一个电子更轻约50万倍。在最极端的模型中，轻重量的暗物质能比一个中微子更轻数十亿倍。

如果暗物质有如此小质量，它将以意想不到的方式行为。例如，不是像粒子一样在宇宙中嗖嗖转着，而是它像波一样晃动。这些波也能在一种被标榜为“玻色子星”的现象中大批一起成紧密的团块，因为在这些模型中，暗物质是一种叫玻色子的粒子。

这些玻色子星将通过两种竞争力的相互作用维持平衡。一方面是引力，暗物质的质量总要把恒星拉成一个更紧密的团块。但暗物质有能量，它抵抗引力的拉力，形成一颗完全的看不见的稳定的恒星。

按照这项新研究，随玻色子星变老，它会慢慢增加质量，要么通过积累新的暗物质，要么与其他玻色子星合并。最终，恒星的质量将增加到一个临界点，在那里暗物质的能量不再能够抵抗引力的拉力------因此玻色子星将开始来坍塌。

这种坍塌将相对慢的发生，起初不会发生任何灾难性的事情。但随暗物质一起挤单个粒子会开始来撞进彼此，彼此湮灭并释放能量。来自坍塌的能量将以高能、高速粒子的形式被从玻色子星喷射掉。然而，因为这些粒子会是难以置信的轻，它们看起来像是被垂死的玻色子星发射的暗物质波的一个爆发一样。

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打个比方，当正常恒星在超新星中死时它们释放巨大量的光子或光的粒子。但因为光子是无质量的，它们出现为电和磁的波------光。

相比之下，被研究人员描述的他们标榜为一颗 “玻色新星”的假设事件将是完全的看不见的。玻色新星甚至可能在我们自己的太阳系附近起飞，而我们永远不会知道它。

探测一颗玻色新星爆炸的唯一方法将是通过被设计来发现超轻暗物质的探测器。全球许多实验已经在寻找轻重量暗物质。在这些探测器中，随来自天空中一个特定方向的暗物质激增玻色新星会对这些探测器出现，就像一颗传统的超新星出现为一个光的涌出一样。现在研究人员已经概述了一颗玻色新星会看起来像什么一样的签名，他们希望这些实验将发现这些转瞬即逝的信号的痕迹。

https://www.livescience.com/physics-mathematics/dark-matter/invisible-supernovas-called-bosenovas-may-be-exploding-all-around-us-new-research-suggests