中子星——宇宙基站

中子星的密度是它对暗物质探测的重点。

深空中子星插图（来源：盖蒂创意）

天文学家不断努力探寻暗物质，这样很难捉摸的神秘的物质形式，主宰着宇宙的水平。一位天文学家提出，与其在地球上投入巨大而昂贵的实验室，应该尝试另一种探寻暗物质的办法:察看恒星。

多项独立的证据表明暗物质存在。尽管恒星的速度飞快，但某种力量使它们被束缚在星系内，不影响它们有张力的运动，大水平天体周围光的路径被扭曲。

据猜测，早在物质形成大规模宇宙结构之前，就有某种物质开始形成了。

这类“东西”现在都被贴上了暗物质的标签，绝大部分科学家觉得暗物质是一种新的粒子，现在不包含在粒子物理学的规范模型中，并且逃避了直接探测，由于它几乎不可目测，

假如有些话，与光或物质相互用途。

在这张图片中，暗物质粒子穿过银河系的每个角落，包含你目前坐的房间。这类粒子由于不可见而未被探测到。在几十年里，科学家们在地球上打造了巨大的实验室，试图捕捉到与暗物质粒子短暂的相互用途，无济于事。中心研究院(Academia Sinica)的天文学家阮通(Thong Nguyen)在一篇发表在预印本互联网数据库arXiv上的论文中指出，大自然有我们的暗物质实验室，还更强大。

在标准的暗物质图像中，暗物质在早期宇宙中开始聚集，远远早于常规物质。占宇宙总水平不到20%的星系，只不过落入暗物质引力井的一些发光物质的口袋。可见，暗物质主要分布于星系的核心，其密度比太阳附近的暗物质高数千倍。

想要探寻暗物质，假如坚持在地球上进行实验，将会步履蹒跚，暗物质密度很低。其次，也不可能把实验搬到25000光年外的银河系中心。怎么样直接在探寻暗物质呢?

依据阮通的说法，答案是中子星，即大水平恒星在超新星爆发后留下的核心。在黑洞之后，中子星是宇宙中密度最大的物体;一颗典型的中子星将等于两到三个太阳的物质塞进一个比曼哈顿还小的体积里。它们的密度这样之高，本质上等于一英里宽的原子核。假如它们的密度再大一点，它们就会坍缩成黑洞。

中子星的密度是它探测暗物质的重点。暗物质和物质的相互用途非常罕见(不然，它早已

经为人类发现)，它们并不是无迹可寻。当这两种物质之间发生微小的、罕见的相互用途，它更大概发生在中子星内，由于中子星里塞满了不少可以相互用途的东西。

星系中遍布可见中子星，在核心中特别容易见到，也是恒星活动的蜂巢。有些物质正渐渐形成恒星，也有些相互用途着，它们结合产生恒星，也留下了很多残留物，譬如中子星。事实上，银河系中心几光年的范围内，分布多达一千颗中子星。

暗物质能与普通物质相互用途，而与中子星相互用途中将失去能量。历程数百万年，很多的暗物质聚集在中子星内部。高密度的暗物质容易发生湮灭，即两个粒子相互用途过程中内部结构破坏、衰变，成为其他粒子，并产生中微子等，逃离中子星。在地球上，大家有很多中微子望远镜，譬如坐落于南极洲南极的冰立方中微子天文台。Nguyen用这类望远镜的公开数据搜索来自银河系中心的多余中微子信号。虽然他没发现任何暗物质存在的确凿证据，但他可以通过限制暗物质与正常物质相互用途的能力。

虽然对暗物质缺少全方位的认知，诸如以上的发现，尤其是涉及到将大自然作为测试实验室时，或有助于缩小搜索范围，并有期望揭示这种很难捉摸的粒子的身份。

BY:Paul Sutter

FY:jane

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