预测存在以暗物质为“燃料”的“暗黑矮星” 。

我们的宇宙中 ， 据说充满了仅能通过引力知晓其存在的 “暗物质”（ 英文为Dark Matter ） 。 尽管其本质至今仍未完全明晰 ， 但人们认为 ， 它不仅对整个宇宙产生影响 ， 甚至可能具备改变天体性质的独特属性 。

杜伦大学的Djuna Croon等人组成的研究团队 ， 将目光聚焦于暗物质本质的有力候选者之一 “WIMP”（ 弱相互作用大质量粒子 ， 英文为Weakly Interacting Massive Particle ） 与具有恒星和行星中间性质的 “褐矮星” 之间的相互作用 ， 并开展了模拟研究 。 结果显示 ， 倘若褐矮星能够充分捕获WIMP ， 那么 ， 由于WIMP的相互湮灭而发光 ， 换句话说 ， 褐矮星就有可能进化为以 “暗物质” 为 “燃料” 的 “暗矮星”（ Dark Dwarf ） 。

暗矮星是否真实存在于我们的宇宙中尚不清楚 。 但一旦发现暗矮星 ， 这将成为深入探究神秘暗物质性质的重大发现 。

暗物质 ， 是充斥于宇宙的未知物质 。 我们的宇宙中存在一种被称作 “暗物质” 的未知物质 。 暗物质可通过引力感知其存在 ， 据信其数量约为氢 、 氦等由原子构成的普通物质的五倍 。 暗物质的引力被认为参与了星系等宇宙大尺度结构的形成 ， 其存在至关重要 。

然而 ， 暗物质的本质至今仍未明确 。 这是因为它几乎（ 或完全 ）不与引力以外的力 ， 比如光等发生相互作用 ， 所以无法通过引力以外的方式观测到暗物质 。 因此 ， 尽管称之为 “暗”（ dark ） ， 但它并非黑色 ， 更准确地说应是无色透明的（ dark并非指颜色 ， 而是表示其本质未知 ） 。

即便如此 ， 经过长期研究 ， 人们逐渐认为 ， 暗物质至少有一部分可能是由尚未被发现的未知粒子构成 。 在未知粒子的众多假设中 ， “WIMP” 是有力候选者之一 。

WIMP被预测具有这样的性质 ： 当WIMP相互碰撞时会发生湮灭 ， 除产生大量粒子外还会释放光 。 虽然WIMP自身既不发光也不反光 ， 但如果湮灭时能释放光 ， 那么就可以间接知晓WIMP的存在 。

“暗矮星” 以暗物质为 “燃料” 发光 。 杜伦大学的Djuna Croon等人组成的研究团队提出了一个关于WIMP与天体相互作用的有趣观点 。 不过 ， 在阐述该观点之前 ， 有必要先简单介绍一些相关基础知识 。

像太阳这样的恒星 ， 通过中心发生的氢核聚变反应产生能量并发光 。 氢核聚变反应持续进行需要一定强度的引力来压缩中心 。 一般认为 ， 获得所需压缩力的下限约为太阳质量的8% 。 刚好满足这一下限的最小恒星被称为 “红矮星” 。 红矮星虽然暗淡 ， 但核聚变反应持续进行 ， 可以长期发光 。

另一方面 ， 质量低于这一下限的天体被称为 “褐矮星” ， 它被归为具有恒星和行星中间性质的天体 。 人们认为 ， 褐矮星内部无法持续进行核聚变反应 ， 是只能发出极其微弱光芒的暗淡天体 。 （ 注1 ： 褐矮星在诞生初期会因氘核聚变反应而发光 ， 但由于氘的量很少 ， 反应很快就会停止 。 褐矮星依靠此时产生的余热以及引力收缩释放的少量能量发光 。 ）

Croon等人关注到了褐矮星 。 由于WIMP也是暗物质 ， 会被天体引力吸引并在中心聚集 。 然后WIMP相互湮灭并释放光 。 如果WIMP的数量足够多 ， 预计褐矮星会因暗物质而更加明亮 。

Croon等人进行模拟后发现 ， 如果宇宙空间中WIMP的密度足够高 ， 褐矮星内部就会大量积聚WIMP 。 足够数量的WIMP会发生湮灭 ， 预计亮度将达到能与普通褐矮星区分的程度 。 所需的WIMP密度 ， 与宇宙物质平均密度相比约为10亿倍 ， 因此 ， 被认为只限于像银河系中心这样 ， 普通物质和暗物质都容易集中的环境 。

由于WIMP（ 暗物质 ） 而发光 ， 被命名为 “暗矮星” 的这种天体 ， 被认为会持续从周围吸收暗物质 ， 事实上几乎可以永久发光 。 这与因核聚变所需的氢等物质耗尽而终有寿命的普通恒星形成鲜明对比 。

暗矮星或许有可能被发现 。 如果发现暗矮星 ， 可能有助于缩小暗物质本质的范围 。

在认为未知粒子是暗物质本质的观点中 ， 也有研究预测 “惰性中微子”“轴子”“模糊暗物质”（ 注2 ： 也称为 “模糊冷暗物质” 或 “模糊超轻暗物质” ） 等 ， 这些粒子比WIMP轻且不发生相互作用 。

Croon等人认为 ， 这些轻且不相互作用的暗物质 ， 不会相互聚集并发生湮灭 ， 因此无法成为暗矮星的 “燃料” 。 所以 ， 如果发现暗矮星 ， 轻且不相互作用的暗物质存在的可能性就会降低 。

那么 ， 有办法区分暗矮星吗 ？ Croon等人认为 “锂” 是关键 。 锂在核聚变反应所需的高温环境中会迅速被破坏 ， 因此是恒星中不存在的元素 。 锂的存在是区分非恒星的褐矮星和恒星红矮星的指标之一 。

当褐矮星吸收足够数量的WIMP转变为暗矮星时 ， 其亮度可与红矮星媲美 ， 但内部温度不会高到破坏锂 。 如果从远处观测暗矮星 ， 它看起来像红矮星 ， 但却检测到红矮星不应存在的锂 ， 它将作为一种奇特的天体被观测到 。

此次研究完全基于理论验证 ， 暗矮星是否真实存在尚不清楚 。 而且 ， 即使发现暗矮星 ， 也不能确定暗物质的本质就是WIMP 。 但是 ， 如果发现暗矮星 ， 这将成为表明宇宙中存在WIMP本身 ， 或者至少存在表现得像WIMP的物质的有力线索 。