宇宙開始是一片黑暗， 沒有星星或其他光源。 大爆炸后2億年， 第一批恒星開始形成， 之后一顆接一顆的恒星照亮了宇宙。最終這些恒星會(huì)熄 ，將形成生命所需的元素噴灑到宇宙中。如今科學(xué)家提出了新的恒星類型，它們的能量來自暗物質(zhì)粒子?？茖W(xué)家將這些天體命名為 '暗星' ，這些新型的恒星與如今已經(jīng)形成的任何恒星都具有本質(zhì)的差異。 如今的恒星 ， 比如太陽 ， 其能量的來源是核聚變 ， 即在恒星的核心中較輕的元素聚變?yōu)檩^重的元素 ， 比如氫燃燒成氦。 這個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生抗衡引力的壓力 ， 否則太陽會(huì)發(fā)生坍縮。 與之相反， 在宇宙早期 ， 恒星的存在依賴于另一種更強(qiáng)大的熱源 ， 那就是暗物質(zhì)湮滅。間接探測(cè)利用的也是同樣的湮滅過程，它搜索湮滅中產(chǎn)生的光子、電子正電子對(duì)以及中微子。
暗星在暗物質(zhì)迷你暈圈的中心處形成， 迷你暈圈是星系巨大的球前身。如今的恒星己經(jīng)沒有足夠的暗物質(zhì)以提供大量能量了 ， 但最早的恒星處于暗物質(zhì)非常豐富的環(huán)境中。早期的宇宙比現(xiàn)在致密 ， 在早期的原恒星氣體中 ， 暗物質(zhì)的濃度更高。就像科學(xué)家在1920年首次提出核聚變是恒星的能量來源一樣，暗物質(zhì)湮滅可能會(huì)徹底改變我們對(duì)恒星運(yùn)作方式的理解。
當(dāng)宇宙2億歲的時(shí)候， 恒星形成的條件變得成熟了。 星系始于地球大小的暗物質(zhì)球， 按照分層的方式逐漸形成。之后 ， 這些球并合成更加巨大的天體，形成越來越大的暈圈， 直到最終形成星系。 與暗物質(zhì)一起， 原子物質(zhì)也被吸引到這些暈圈的中心。在星系形成過程的中間 ， 質(zhì)量相當(dāng)于100萬個(gè)太陽的暈圈產(chǎn)生了。正是在這些暈圈里，原恒星云最終會(huì)開始坍縮，縮進(jìn)這些暈圈的中心。在那里，暗物質(zhì)的豐度非常巨大。2007年之前，沒有人問過在星云坍縮的過程中暗物質(zhì)發(fā)揮著什么樣的作用?？茖W(xué)家提出了這樣一個(gè)問題：原恒星云中的弱相互作用大質(zhì)量粒子的結(jié)果會(huì)是怎樣的？對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行研究后獲得的結(jié)果令科學(xué)家們很吃驚。如果三個(gè)條件都符合，那么坍縮的星云會(huì)變成暗星。這三個(gè)條件是，必須有足夠多的暗物質(zhì)燃料，暗物質(zhì)湮滅產(chǎn)物一定不能逃離恒星，暗物質(zhì)的變熱一定要?jiǎng)龠^所有的冷卻機(jī)制。湮滅過程的產(chǎn)物是高能粒子，它們被困在恒星中，使它變熱。這種熱源使氣態(tài)星云無法進(jìn)一步坍縮，相反形成了穩(wěn)定的恒星一一暗星。
當(dāng)時(shí)科學(xué)家沒有意識(shí)到暗星能像其他恒星一樣發(fā)光。 又經(jīng)過一年的研究 ，發(fā)現(xiàn)暗星的能源雖然來自暗物質(zhì) ， 但它們可以非常明亮 ， 是天空中最明亮的天體， 可以持續(xù)發(fā)光數(shù)千萬年。 它們的亮度能夠達(dá)到太陽亮度的 10億倍， 因此可以觀測(cè)到它們。 目前哈勃空間望遠(yuǎn)鏡可能已經(jīng)觀察到了它們， 但望遠(yuǎn)鏡的分辨率不夠高， 還無法將暗星與星系區(qū)分開。 下一代設(shè)備韋伯空間望遠(yuǎn)鏡將從2018年開始收集數(shù)據(jù)， 它應(yīng)該能夠觀察到暗星。它們的溫度類似于太陽的溫度 ，但比太陽亮10億倍。
首先 ， 暗星的質(zhì)量不是特別大 ， 大約相當(dāng)于太陽的質(zhì)量。但是它們的體積非常巨大 ， 相當(dāng)于從太陽到地球軌道的距離。從恒星的標(biāo)準(zhǔn)來看 ， 它們的溫度比較低 ， 因此這些恒星上不會(huì)發(fā)生任何核聚變。 只要它們的溫度比較低 ， 便沒有什么能夠阻止更多的質(zhì)量落到這些恒星上。與普通的恒星不同，它們對(duì)額外物質(zhì)的吸積不是自限性的。由于其表面溫度很低，因此不存在阻止進(jìn)一步吸積的電離輻射。 越來越多的氫落到暗星上， 它們變得非常巨大， 質(zhì)量能夠達(dá)到太陽的1000倍到1000萬倍。 20世紀(jì)60年代， 曾有科學(xué)家提出可能存在這種特大質(zhì)量恒星 ， 但當(dāng)時(shí)沒有提出形成這種恒星的機(jī)制。
只要暗物質(zhì)一直提供燃料，暗星能夠存在數(shù)百萬年到數(shù)十億年。 時(shí)至今日 ，有些暗星依然存在 , 但大多數(shù)已經(jīng)滅亡。 一旦它們耗盡了燃料,就會(huì)變小并變得更熱, 并開始進(jìn)入核聚變的階段。 像如今的恒星一樣, 它們?nèi)紵宋镔|(zhì)。 氫被轉(zhuǎn)化為更復(fù)雜的元素, 比如碳、 氧、氮等, 這些元素構(gòu)成了我們的世界。 然后其中一些物質(zhì)被吹入太空中, 成為形成生命所必需的要素。
在經(jīng)過短暫的核聚變階段后,暗星的大多數(shù)恒星物質(zhì)坍縮成了巨大的黑洞。由暗星形成的黑洞或許能夠解決所謂的大黑洞問題。 在宇宙中,質(zhì)量達(dá)到太陽質(zhì)量1000倍到100億倍的巨大黑洞無處不在。對(duì)于它們來自哪里,目前還沒有很好的解釋。每個(gè)星系的中心,包括銀河系的中心, 都存在巨大的黑洞。更難解釋的也就是在近130億年前就已經(jīng)存在質(zhì)量相當(dāng)于10億個(gè)太陽的大黑洞了。 這些大黑洞的起源一直是個(gè)謎。 暗星或許能夠解決大黑洞問題。 當(dāng)燃料耗盡后, 暗星會(huì)坍縮成質(zhì)量相當(dāng)于 1000個(gè)到 100億個(gè)太陽的黑洞。 它們可能就是大黑洞的起源。
暗星非常令人驚嘆。 它們的一個(gè)關(guān)鍵特性是, 它們幾乎完全由大爆炸產(chǎn)生的氫和氦構(gòu)成 , 暗物質(zhì)數(shù)量很少, 大約只占暗星質(zhì)量的1 %。 它們非常巨大,半徑可以達(dá)到從太陽到地球的距離。 不過, 就是這么少量的暗物質(zhì)便足以為暗星提供能源了 ， 這就是 '黑暗的力量'。 粒子湮滅是科學(xué)所能想象到的最強(qiáng)大的能源。 與核聚變不同 （ 核聚變的效率僅為1％ ， 只有原子核的聚合產(chǎn)生能量 ）， 湮滅的效率幾乎能達(dá)到100％。湮滅粒子的大部分質(zhì)量被轉(zhuǎn)化為有用的燃料。
暗星是否存在，科學(xué)家們到現(xiàn)在還是一個(gè)迷，如果韋伯空間望遠(yuǎn)鏡能夠探測(cè)到暗星，那么科學(xué)家便能了解到暗物質(zhì)粒子的性質(zhì)。在理想的情況下，暗星或許對(duì)暗物質(zhì)粒子的發(fā)現(xiàn)具有決定性的作用。是否存在暗星，還需科學(xué)家不斷探索與發(fā)現(xiàn)。
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