一项由加州大学河滨分校研究人员主导的开创性研究,为理解宇宙的暗物质提供了新视角。该研究发表于2025年8月20日的《物理评论D》杂志,提出一种理论:若超重暗物质粒子被系外行星捕获并积聚在其核心,可能达到临界质量并坍缩形成黑洞。此发现或改变对黑洞形成机制的认知,并为探测暗物质开辟新途径。
暗物质约占宇宙总物质质量的85%,其引力效应显著但未被直接探测。研究主要作者、加州大学河滨分校物理学博士生默尔达德·福鲁坦-梅尔解释说:“若暗物质粒子足够重且不发生湮灭,它们最终可能坍缩成微小黑洞。”该黑洞可能吞噬行星物质转化为同等质量黑洞,或通过霍金辐射蒸发。
研究聚焦于与木星质量相当的巨型气态系外行星,认为其庞大体积和寒冷内部是捕获暗物质的理想场所。当暗物质粒子流经行星时,部分粒子可能进入行星内部,与物质碰撞并失去能量,最终沉降至核心。该研究采用“超重非湮灭”暗物质模型,即粒子不断积累而非相互抵消。
该理论将系外行星研究与暗物质探测相结合。研究人员指出,若天文学家发现行星质量的黑洞,将有力支持超重非湮灭暗物质模型。此外,暗物质积聚也可能加热行星或使其释放高能辐射,尽管现有设备尚难探测这些微弱信号,但未来望远镜有望实现。
此研究意义重大,为暗物质探索开辟新方向,并为理解宇宙构成与演化提供线索。通过详细观测分析系外行星,科学家或能揭开暗物质面纱。若系外行星数十亿年未坍缩成黑洞,亦有助于科学家排除或精炼某些暗物质模型。