银河系可能有反物质星

贝莫亭

晴朗的夜晚，众星吐辉。在你看来，这些星除了明暗不一样，或许都差不多吧。但里面很可能藏有几个怪异的天体，组成它们的物质都跟寻常的天体大不一样呢。这些天体就是反物质星。

什么是反物质星？

反物质星，顾名思义，就是由反物质组成的星。

在自然界，任何粒子都有其对应的反粒子。粒子和反粒子，除了所带电荷符号相反，其他方面如电量、质量、平均寿命都完全相同。如果是较为复杂的原子呢，只要把里面所有的粒子都换成反粒子，即可得到对应的反原子。譬如，氢原子是由1个质子和核外的1个电子组成的，反氢原子则是由1个反质子和核外的1个正电子组成的。

普通恒星靠把氢聚变成氦而发光。反物质恒星则靠把反氢聚变成反氦而发光。

正如普通恒星发射光子，反物质恒星应该发射反光子才是，但巧得很，光子不带电，它的反粒子是它自身，所以假如反物质星存在的话，它发射的光跟普通恒星没有任何区别。我们没办法仅仅根据星光来判断它是否来自反物质恒星。

反物质星可以存在

为什么要说“假如反物质星存在”呢？因为按标准宇宙学模型，反物质星是不应该存在的。

根据标准的大爆炸学说，宇宙在大爆炸之后，物质和反物质同时从虚空中被创造出来。但由于迄今不明的机制，物质和反物质比例不是对等的，物质所占的比例要略高一些。

随后，物质和反物质碰在一起，相互湮灭，转化成能量，最后宇宙中仅剩下多余的物质。所有的星系、恒星都是从湮灭后剩余的物质中演化而来的。所以，在标准宇宙学模型里，反物质星是不应该存在的。

不过，法国图卢兹大学的天文学家西蒙·杜普奎认为，宇宙是那么空旷，或许有些反物质逃过了湮灭的命运而幸存下来，最后聚集成团，演化成了反物质恒星。按他的计算，反物质星可以存活到远远超过宇宙目前的年龄而不会完全消亡。

还有一个观测结果，也可以作为反物质星可能存在的证据。

2018年，固定在国际空间站外部的阿尔法磁谱仪捕捉到8个反氦原子。虽然宇宙射线有时击中普通物质可以产生反物质粒子，但那都是比较简单的反物质粒子，比如反质子和正电子等。而反氦原子核由2个反质子和2个反中子组成，目前还没有发现宇宙射线能够产生这么复杂的东西。

它们是从哪里来的呢？一个合理的猜测是，它们来自反物质恒星。因为在那里，反氢（反质子）聚变成反氦的过程时时刻刻都在发生着。

也许银河系就有反物质星

不过，即使反物质星存在，除了它们的核心处在燃烧反物质之外，它们外在的表现（如它们发射的光、它们的引力）跟普通恒星几乎完全一样，要把它们从数以亿计的恒星中甄别出来，也实在是太困难了。

有一个勉为其难的办法。在我们的宇宙中，反物质星处于普通物质的包围中，因此，应该经常会有物质落入反物质星。当物质和反物质相遇时，会相互湮灭，转化为能量，以高能伽马射线的形式释放出来。这个过程估计会在反物质星的表面频繁地发生——如果它们存在的话。

不过麻烦的是，宇宙中高能伽马射线的来源很多，如强大的脉冲星或遥远的活动星系核，都可以产生高能伽马射线。由于我们目前还没有更好的办法甄别反物质星，我们只好采取排除法：首先把能找到发射高能伽马射线原理的天体一一排除之后，剩下那些发射机制迄今不明的天体，就有可能成为反物质星的候选者。

2021年，西蒙·杜普奎和他的同事检查了来自费米伽马射线太空望远镜的数据，他们找到了14个反物质星的候选者。如果它们都是反物质星，那按照他们的计算，在银河系中，每40万颗恒星中可能就有一颗反物质恒星。

这只是最乐观的估计。未来，这14颗候选天体中，如果谁发射高能伽马射线的机制，能用其他机制解释，那么它就会落选出局。

不过，哪怕其中只有一颗是反物质星，也意义重大。我们将不得不重新考虑我们对早期宇宙的理解，以便弄清它是如何形成的。

小贴士

活动星系核

在银河外的星系中，有一类很活跃的星系，它们通常有一个明亮的核，很多时候这个核的辐射超过了整个星系恒星的总亮度，这种明亮的核我们称之为活动星系核。一般认为，活动星系核的明亮辐射来源于星系中心的一个超大质量黑洞吸积周围的物质释放出的能量，对于一个1亿个太阳质量的黑洞，每年只要吸積1到2个太阳质量的物质就足以产生这样明亮的辐射。