摘要：宇宙中最神秘的物质——暗物质，可能正在以一种前所未有的方式重塑我们对行星演化的理解。加州大学河滨分校的最新研究表明，类木星的气态巨行星能够在其核心逐渐聚集超重暗物质粒子，并最终坍缩成行星级别的黑洞。这一发现不仅为探测暗物质提供了全新视角，也可能彻底改变我们对黑

信息来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250831112452.htm

宇宙中最神秘的物质——暗物质，可能正在以一种前所未有的方式重塑我们对行星演化的理解。加州大学河滨分校的最新研究表明，类木星的气态巨行星能够在其核心逐渐聚集超重暗物质粒子，并最终坍缩成行星级别的黑洞。这一发现不仅为探测暗物质提供了全新视角，也可能彻底改变我们对黑洞形成机制的认知。

暗物质积聚的新途径

传统观点认为，黑洞的质量通常至少与太阳相当。然而，加州大学河滨分校物理学和天文学系研究生迈赫达德·福鲁坦-梅尔及其导师余海波教授的研究挑战了这一假设。他们在《物理评论D》上发表的论文详细分析了超重非湮灭暗物质模型下的行星演化过程。

在这一理论框架中，暗物质粒子具有极大的质量，且在相互作用时不会发生湮灭。当这些粒子被气态巨行星的引力场捕获后，会逐渐失去动能并向行星核心漂移。随着时间推移，越来越多的暗物质粒子在核心区域聚集，直至达到临界密度发生引力坍缩。

科学家认为，如果气态巨行星捕获了足够多的暗物质，它们可能会转变为黑洞。发现一个行星大小的黑洞将为了解暗物质的真正本质提供一条颠覆性的线索。图片来源：AI/ScienceDaily.com

研究团队的计算显示，这一过程在不同规模和性质的系外行星中都可能发生。无论是温度较高的热木星，还是轨道较远的冷巨行星，都具备捕获和积聚暗物质的潜力。更令人惊讶的是，一颗行星在其生命周期内可能形成多个这样的微型黑洞。

观测意义与技术挑战

如果这一理论得到证实，将为暗物质研究开辟崭新的实验平台。目前，科学家主要通过观测中子星、白矮星等天体的热力学性质来间接研究暗物质。例如，某些暗物质模型预测暗物质粒子会加热中子星，因此观测到异常寒冷的古老中子星可以排除特定的暗物质理论。

系外行星作为暗物质探测器具有独特优势。首次探测到行星级质量的黑洞将是天体物理学的重大突破，不仅能验证超重非湮灭暗物质模型，还将挑战现有的黑洞形成理论。按照标准宇宙学模型，行星级质量的黑洞只能在宇宙极早期的高密度环境中形成，被称为原始黑洞。

然而，现有的观测技术面临重大挑战。福鲁坦-梅尔指出，暗物质对行星的另一个潜在影响是产生额外的热量或高能辐射，但目前的望远镜灵敏度还无法探测到这些微弱信号。即将发射的下一代太空望远镜和更先进的地基观测设备可能为此提供技术支持。

系外行星研究的新维度

自1995年首颗系外行星被发现以来，天文学家已经确认了超过5000颗系外世界的存在。这些发现不仅揭示了行星系统形成的多样性，也为研究行星大气、内部结构和宜居性提供了丰富样本。现在，系外行星研究正在向基础物理学领域拓展。

参与研究的地球与行星科学系博士后塔拉·费瑟洛夫表示，系外行星在暗物质研究中的应用一直被低估，主要原因是相关数据的匮乏。但随着开普勒、TESS等巡天项目的推进，以及即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜等新一代设备的投入使用，科学家对系外行星性质的了解正在快速深化。

特别值得关注的是银河系中心区域的系外行星。理论模型预测，这一区域的暗物质密度远高于太阳系附近，因此该区域的行星更容易捕获大量暗物质粒子。如果能在银河系中心发现行星级黑洞群，将为超重暗物质理论提供强有力的证据支持。

理论验证与未来展望

这项研究的重要价值还在于提供了可验证的理论预测。如果超重非湮灭暗物质模型正确，那么应该能够观测到以下现象：首先，某些古老的气态巨行星应该已经转化为行星级黑洞；其次，暗物质密度较高区域的行星转化率应该更高；第三，正在经历暗物质积聚过程的行星可能展现出异常的热辐射特征。

相反，如果观测结果显示大多数气态巨行星都保持稳定状态，没有向黑洞转化的迹象，这将对超重非湮灭暗物质模型构成严重挑战，促使科学家修正或放弃这一理论。

从更广阔的视角来看，这项研究体现了现代天体物理学的一个重要趋势：不同研究领域之间的深度融合。系外行星科学、暗物质物理学和黑洞理论的结合，为解决宇宙学基本问题开辟了新的路径。

随着观测技术的不断进步和理论模型的日益完善，系外行星有望成为探索暗物质本质的重要工具。无论最终结果如何，这一研究方向都将加深人类对宇宙结构和演化的理解，并可能催生全新的天体物理学分支。在不远的将来，当我们仰望星空时，那些遥远的行星世界或许将为我们揭示宇宙最深层的秘密。

来源：人工智能学家