銀河系可能有反物質星

貝莫亭

晴朗的夜晚，眾星吐輝。在你看來，這些星除了明暗不一樣，或許都差不多吧。但里面很可能藏有幾個怪異的天體，組成它們的物質都跟尋常的天體大不一樣呢。這些天體就是反物質星。

什么是反物質星？

反物質星，顧名思義，就是由反物質組成的星。

在自然界，任何粒子都有其對應的反粒子。粒子和反粒子，除了所帶電荷符號相反，其他方面如電量、質量、平均壽命都完全相同。如果是較為復雜的原子呢，只要把里面所有的粒子都換成反粒子，即可得到對應的反原子。譬如，氫原子是由1個質子和核外的1個電子組成的，反氫原子則是由1個反質子和核外的1個正電子組成的。

普通恒星靠把氫聚變成氦而發光。反物質恒星則靠把反氫聚變成反氦而發光。

正如普通恒星發射光子，反物質恒星應該發射反光子才是，但巧得很，光子不帶電，它的反粒子是它自身，所以假如反物質星存在的話，它發射的光跟普通恒星沒有任何區別。我們沒辦法僅僅根據星光來判斷它是否來自反物質恒星。

反物質星可以存在

為什么要說“假如反物質星存在”呢？因為按標準宇宙學模型，反物質星是不應該存在的。

根據標準的大爆炸學說，宇宙在大爆炸之后，物質和反物質同時從虛空中被創造出來。但由于迄今不明的機制，物質和反物質比例不是對等的，物質所占的比例要略高一些。

隨后，物質和反物質碰在一起，相互湮滅，轉化成能量，最后宇宙中僅剩下多余的物質。所有的星系、恒星都是從湮滅后剩余的物質中演化而來的。所以，在標準宇宙學模型里，反物質星是不應該存在的。

不過，法國圖盧茲大學的天文學家西蒙·杜普奎認為，宇宙是那么空曠，或許有些反物質逃過了湮滅的命運而幸存下來，最后聚集成團，演化成了反物質恒星。按他的計算，反物質星可以存活到遠遠超過宇宙目前的年齡而不會完全消亡。

還有一個觀測結果，也可以作為反物質星可能存在的證據。

2018年，固定在國際空間站外部的阿爾法磁譜儀捕捉到8個反氦原子。雖然宇宙射線有時擊中普通物質可以產生反物質粒子，但那都是比較簡單的反物質粒子，比如反質子和正電子等。而反氦原子核由2個反質子和2個反中子組成，目前還沒有發現宇宙射線能夠產生這么復雜的東西。

它們是從哪里來的呢？一個合理的猜測是，它們來自反物質恒星。因為在那里，反氫（反質子）聚變成反氦的過程時時刻刻都在發生著。

也許銀河系就有反物質星

不過，即使反物質星存在，除了它們的核心處在燃燒反物質之外，它們外在的表現（如它們發射的光、它們的引力）跟普通恒星幾乎完全一樣，要把它們從數以億計的恒星中甄別出來，也實在是太困難了。

有一個勉為其難的辦法。在我們的宇宙中，反物質星處于普通物質的包圍中，因此，應該經常會有物質落入反物質星。當物質和反物質相遇時，會相互湮滅，轉化為能量，以高能伽馬射線的形式釋放出來。這個過程估計會在反物質星的表面頻繁地發生——如果它們存在的話。

不過麻煩的是，宇宙中高能伽馬射線的來源很多，如強大的脈沖星或遙遠的活動星系核，都可以產生高能伽馬射線。由于我們目前還沒有更好的辦法甄別反物質星，我們只好采取排除法：首先把能找到發射高能伽馬射線原理的天體一一排除之后，剩下那些發射機制迄今不明的天體，就有可能成為反物質星的候選者。

2021年，西蒙·杜普奎和他的同事檢查了來自費米伽馬射線太空望遠鏡的數據，他們找到了14個反物質星的候選者。如果它們都是反物質星，那按照他們的計算，在銀河系中，每40萬顆恒星中可能就有一顆反物質恒星。

這只是最樂觀的估計。未來，這14顆候選天體中，如果誰發射高能伽馬射線的機制，能用其他機制解釋，那么它就會落選出局。

不過，哪怕其中只有一顆是反物質星，也意義重大。我們將不得不重新考慮我們對早期宇宙的理解，以便弄清它是如何形成的。

小貼士

活動星系核

在銀河外的星系中，有一類很活躍的星系，它們通常有一個明亮的核，很多時候這個核的輻射超過了整個星系恒星的總亮度，這種明亮的核我們稱之為活動星系核。一般認為，活動星系核的明亮輻射來源于星系中心的一個超大質量黑洞吸積周圍的物質釋放出的能量，對于一個1億個太陽質量的黑洞，每年只要吸積1到2個太陽質量的物質就足以產生這樣明亮的輻射。