星光眨眼暗藏玄机：科学家用变暗法追捕暗物质幽灵

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原文链接：https://phys.org/news/2025-04-dark-dimming-starlight-passage-compact.html

编译：雷丰图

校对：牧夫天文校对组

后期：库特莉亚芙卡 李子琦

责任编辑：王启儒

暗物质是一种神秘的物质形式，由于这类物质仅能极其微弱地发射、反射或吸收光线，传统望远镜和实验方法无法直接观测到它。观测暗物质是物理学研究界长期研究的话题。

除了光学探测方法，物理学家们也在通过研究暗物质的组成结构，来提出其它探测方法。例如致密暗天体是一类由暗物质构成的致密不可见结构，但迄今为止从未被直接观测到。

致密天体，泛指塌缩成尺度非常小、密度非常大的天体。如白矮星，中子星，黑洞等。暗物质指不与电磁力产生作用的物质，人们目前只能透过其引力效应来预测它的存在。

Image credit: Avery Broderick, Avi Loeb

近期，女王大学和亚瑟·B·麦克唐纳加拿大天体粒子物理研究所的研究人员提出了一种寻找致密暗天体的间接方法。该方法基于一个简单的构想——当致密暗天体位于地球与遥远恒星之间时，从恒星向地球传播的光线会变暗。

论文合著者约瑟夫·布拉门特向Phys.org透露："里奥·金、梅丽莎·戴蒙德和我当时正在讨论关于耗散型暗物质形成致密天体的研究。我们曾考虑过一种模型：暗物质通过发射暗光子冷却后形成的致密天体。在该模型中，我们需要弄清这些暗光子是会逃逸（从而实现冷却），还是与暗物质发生散射。我们突然意识到这种'暗光子'散射过程可能同样适用于可见光子。"

假设致密暗天体占全部暗物质质量的百分之十，上图用两种虚线分别展示了宇宙微波背景和银河系卫星星系观测方法通过恒星变暗现象可以探测到的暗物质参数范围

Credit:PhysicalReviewLetters(2025).

DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.141001

在查阅既往文献后，研究团队确认目前尚未有人系统研究OGLE等巡天项目能否捕捉到致密暗天体经过导致的星光变暗现象。这一发现促使他们撰写论文，希望为未来探测这类神秘宇宙天体作出贡献。

布拉门特解释道："学界此前利用微引力透镜效应（星光在致密天体周围聚焦增强的现象）搜寻过致密暗天体，这在OGLE等巡天中表现为恒星变亮。我们发现的效应与之类似——可见光被致密暗天体散射或吸收会导致恒星看起来变暗。"

这张示意图直观比较了不同天文观测项目对暗物质团块的探测能力：

图中实线区域表示各巡天项目能够通过"星光变暗"效应探测到的暗物质团块参数范围（质量与大小组合），而虚线区域则显示这些项目通过传统"微引力透镜"效应能探测到的范围。所有曲线都基于暗物质团块有效半径约等于实际半径的假设绘制。

Credit:PhysicalReviewLetters(2025).

DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.141001

研究中，团队提出可将全球两大巡天项目EROS-2和OGLE的观测数据重新用于这种新探测技术。分析表明，通过巡天数据寻找致密暗天体信号确实可行。

"我们的研究展示了一种富有成效的新探测途径，"布拉门特表示，"未来OGLE等巡天项目在通过微引力透镜致亮效应搜寻致密暗天体的同时，也可加入对星光变暗现象的监测。"

该团队的创新方法可能推动致密暗天体的未来探测。接下来，布拉门特与同事计划继续研究这些天体的宇宙学形成及结构特征。

布拉门特补充道："深化对这些现象的理解，将帮助我们更精确地确定'星光变暗'特征的具体表现。"