暗物質暗星：宇宙中隱藏的超大質量恆星

我們都知道，恆星是由氫和氦等輕元素組成的巨大球體，它們通過核聚變反應將氫轉化爲氦，從而釋放出巨大的能量，並且發出光芒。這種核聚變反應需要很高的溫度和壓強才能進行，因此恆星必須有足夠的質量才能引起足夠強的引力收縮，使得其內部達到核聚變所需的條件。

然而，在宇宙早期，當第一代恆星形成時，情況可能並不那麼簡單。第一代恆星是在宇宙大爆炸後約1億年左右形成的，當時宇宙中還沒有重元素，只有氫和氦。這些原始的氣體雲在暗物質暈的引力作用下開始塌縮，形成了第一個恆星胚胎。

暗物質是一種我們還不清楚其本質的物質，它不與電磁波相互作用，因此我們無法直接觀測到它，但是它佔據了宇宙中大約85%的物質，因此它對宇宙的結構和演化有着重要的影響。暗物質暈是由暗物質粒子聚集而成的球形結構，它們的質量範圍從10^6到10^15倍太陽質量不等，其中較小的暈可以認爲是第一代恆星形成的場所。

當暗物質暈中的氣體雲開始塌縮時，它們會遇到一個問題：如何有效地散發掉多餘的熱能，以便繼續收縮？如果沒有有效的冷卻機制，氣體雲就會停止收縮，並且形成一個靜態的平衡態，而不是恆星。在現代的恆星形成過程中，這個問題可以通過分子氫的轉動和振動躍遷來解決，這些躍遷可以釋放出光子，從而帶走熱能。

然而，在第一代恆星形成過程中，分子氫的含量很低，因爲沒有重元素來促進其形成，並且分子氫很容易被來自其他恆星或類星體的紫外輻射所破壞。因此，分子氫的冷卻效率很低，導致第一代恆星形成過程非常緩慢和困難。在這種情況下，暗物質可能會發揮一個意想不到的作用。

如果暗物質是由一種可以自我湮滅的粒子組成的，那麼當暗物質暈中的暗物質密度增加時，湮滅反應的速率也會增加，從而產生高能的電子、正電子、光子等粒子。這些粒子可以與氣體雲中的原子和分子發生碰撞，從而將湮滅反應產生的能量轉化爲熱能。

這樣一來，暗物質就相當於一個內部加熱源，可以提高氣體雲的溫度。如果加熱效果足夠強，那麼溫度就可以繼續上升，並且最終達到核聚變所需的條件。這樣形成的恆星就被稱爲暗星，它們由氫和氦組成，但是由暗物質加熱而不是核聚變來提供能量。

暗星和普通恆星有很多不同之處。首先，暗星可以持續生長，因爲它們不受核聚變反應速率的限制。只要有足夠多的氣體和暗物質供應，暗星就可以不斷吞噬周圍的物質，增加自己的質量和亮度。理論上，暗星可以達到超大質量。

其次，暗星的光譜和普通恆星也不一樣。因爲暗星的能量來源於暗物質加熱，而不是核聚變，所以它們不會產生核反應的副產品，比如氦、碳、氧等重元素。這些元素在普通恆星的光譜中會形成吸收線，但是在暗星的光譜中則沒有。另一方面，暗星的表面溫度比普通恆星低很多，因爲它們的能量主要集中在內部。這意味着暗星的光譜會偏向紅色或紅外波段。

最後，暗星的壽命也比普通恆星長很多。因爲暗星不依賴於核聚變，所以它們不會耗盡自己的燃料。只要暗物質的密度足夠高，暗星就可以一直保持穩定。當然，如果暗物質的密度下降到一定程度，暗星就會轉變爲普通恆星，開始進行核聚變，並最終爆發成超新星或伽瑪射線暴。