宇航員努力通過搜尋反恒星解開反氦之謎

(圖解：圖為軌道上的阿爾法磁譜儀，阿爾法磁譜儀曾用于搜尋反物質(zhì)。圖源：NASA)

銀河系中約有1000億顆恒星，其中由反物質(zhì)組成的恒星不超過14顆，該結(jié)論由最新一項(xiàng)搜尋銀河系中反恒星跡象的研究得出。反恒星和常規(guī)恒星幾乎完全相同，除了一點(diǎn)：反恒星核心燃燒的是反物質(zhì)。

(圖解：圖為銀河系，英文名是Milky Way Galaxy，是太陽系所在的棒旋星系（漩渦星系的一種），呈橢圓盤形，具有巨大的盤面結(jié)構(gòu)，最新研究表明銀河系擁有四條清晰明確且相當(dāng)對稱的旋臂，旋臂相距4500光年。銀河系的恒星數(shù)量約在1000億到4000億之間。圖源：baike.baidu.)

盡管此次研究得出的結(jié)果大部分是毫無意義的，研究人員仍尚未排除反恒星存在的可能，而這些反恒星一旦存在，必將顛覆我們現(xiàn)有的對宇宙的理解。

人們最近一次搜尋反恒星是在2018年，當(dāng)時國際空間站正在進(jìn)行耗資15億美元的阿爾法磁譜儀實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)探測到一些可能是反物質(zhì)的東西。

反物質(zhì)和常規(guī)物質(zhì)完全一樣，但是其所帶電荷是相反的，因此如果一塊反物質(zhì)相當(dāng)于帶正電荷的質(zhì)子，那么它實(shí)際上也就是帶負(fù)電荷的反質(zhì)子。阿爾法磁譜儀探測到的形似反氦的物質(zhì)，其原子核便是由兩個反質(zhì)子和兩個反原子組成的。宇宙射線有時能撞擊普通物質(zhì)而產(chǎn)生簡單反物質(zhì)粒子，比如反原子和正電子——和電子所帶電荷相反的粒子。不過，圖盧茲大學(xué)天體物理學(xué)博士生西蒙?杜普爾克向生活科學(xué)網(wǎng)透露，目前尚無已知過程能產(chǎn)生和反氦一樣結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)。

(圖解：圖為宇宙射線，是來自外太空的帶電高能次原子粒子。它們可能會產(chǎn)生二次粒子穿透地球的大氣層和表面。主要的初級宇宙射線（來自深太空與大氣層撞擊的粒子）成分在地球上一般都是穩(wěn)定的粒子，像是質(zhì)子、原子核、或電子。但是，有非常少的比例是穩(wěn)定的反物質(zhì)粒子，像是正電子或反質(zhì)子。圖源：baike.baidu.)

這促使西蒙和同事想搞清楚：該這塊形似反氦的物質(zhì)究竟來自哪里呢？盡管物理學(xué)家們確信宇宙中不存在大塊反物質(zhì)，但是一些理論家仍然確信，可能存在一些小塊的、帶相反電荷的物質(zhì)能匯聚成類恒星天體，本質(zhì)上來說就是形成反恒星。

反恒星會將反氫和反氦融合產(chǎn)生光，但是它們看起來相當(dāng)普通。杜普爾克說，“如果這些反恒星真的存在，我們無法把它們和常規(guī)恒星區(qū)分開來。”

但是當(dāng)反物質(zhì)和常規(guī)物質(zhì)相遇，它們會劇烈碰撞，然后一起湮滅，除了伽馬射線什么都不剩。因此，以氣體和塵埃形式漂浮在宇宙中的普通物質(zhì)會撞擊這些反恒星，產(chǎn)生過量的伽馬輻射，杜普爾克如此說道。

(圖解：圖為伽馬射線，是指原子衰變裂解時放出的射線之一。此種電磁波波長極短，穿透力很強(qiáng)，又?jǐn)y帶高能量。圖源：baike.baidu.)

杜普爾克與合著者梳理了使用NASA發(fā)明的費(fèi)米伽瑪射線望遠(yuǎn)鏡得到的相關(guān)數(shù)據(jù),他們發(fā)現(xiàn)了14個在伽瑪射線照射下閃閃發(fā)光、小而堅(jiān)實(shí)的天體,這些天體過去從未出現(xiàn)在其他恒星目錄中,也就是說科學(xué)家們不知道它們究竟是什么，因此，它們可能是反恒星。這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了《物理評論D》期刊中。但是，該團(tuán)隊(duì)尚未表示這些天體就是反恒星。杜普爾克說，“它們更有可能是別的一些什么東西，比如強(qiáng)大的脈沖星或遙遠(yuǎn)的活動星系核等過去尚未被人們知曉的能發(fā)射伽馬射線的物體”。 他還補(bǔ)充道，“如果它們確實(shí)是反恒星，這將顛覆我們對宇宙形成方式的理解。”

(圖解：圖為脈沖星。因不斷地發(fā)出電磁脈沖信號而得名。圖源：baike.baidu.)

這是因?yàn)橛钪鎸W(xué)家認(rèn)為，大爆炸后不久就產(chǎn)生了幾乎等量的物質(zhì)和反物質(zhì)。一位粒子物理研究所（CERN）的工作人員解釋說，這兩種物質(zhì)碰撞后釋放出大量能量，留下的主要是物質(zhì)，其比例略高于反物質(zhì)。

(圖解：圖為約150億年前發(fā)生的宇宙大爆炸。圖源：baike.baidu.)

杜普爾克說，沒有人知道物質(zhì)是如何形成且多于反物質(zhì)的原因，這就是物質(zhì)-反物質(zhì)不對稱問題。如果反恒星存在，可能意味著一些原始反物質(zhì)以某種形式存在，且出現(xiàn)的時間比科學(xué)家們過去所認(rèn)為的更早。

蒙彼利埃宇宙和粒子實(shí)驗(yàn)室的天體物理學(xué)家薇薇安-普林沒有參與這項(xiàng)研究，她接受生活科學(xué)網(wǎng)專訪時說道，還有更多的工作要完成，包括用未來的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)一步觀察這些天體，以此肯定或否定反恒星假設(shè)。

他還補(bǔ)充道，宇航員們先前拍到一些標(biāo)準(zhǔn)畫面，盡管這些畫面中并不包含大爆炸之后，反物質(zhì)在坍塌后變成類恒星天體的這一幕，但是早期宇宙中可能確實(shí)存在一些大塊反物質(zhì)。

BY: Adam Mann

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