所有星系（包括我们自己的星系）都被认为存在于一个巨大的宇宙结构中，称为暗物质晕——一种由不可见物质组成的云状现象，构成了可见宇宙的骨架。
这些暗物质晕是恒星形成的关键，恒星是由气体被吸入暗物质晕而产生的。低温导致气体聚集。随着时间的推移，其中一些星团会增大，直到引力导致它们坍塌，产生摩擦，进而产生热量，并（最终）导致原恒星的诞生。
尚不清楚是否存在完全没有恒星的暗物质晕。然而，发表在《天体物理学杂志通讯》上的新研究表明，存在一个质量阈值，低于该阈值，暗物质晕就无法形成恒星——而且这个阈值比之前认为的要低得多。
“历史上，我们对暗物质的理解一直与其在星系中的行为有关，”加州大学圣地亚哥分校的计算天体物理学家、该论文的作者 Ethan Nadler 在一份新闻稿中说。
“检测完全黑暗的暗物质晕将为我们研究宇宙打开一扇新的窗口，”Nadler 在新闻稿中说。
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有多小才算太小？
之前的估计各不相同。然而，通常认为恒星无法在质量为1亿至10亿太阳质量或更低的暗物质晕中形成，这个质量大约相当于1亿至10亿个太阳。然而，根据 Nadler 的计算，恒星可能在质量低至1000万太阳质量的暗物质晕中形成。
早期的估计是基于原子氢气冷却过程是驱动恒星形成的关键。然而，Nadler 的研究表明，在小得多的星系中也可以发生形成，这得益于分子氢冷却，顾名思义，它涉及氢分子（H2），而不是早期计算所依据的氢原子（H1）。
他写道，银河系周围大量的小型卫星星系的丰富存在就是例证。
它们的存在表明，至少存在一些超暗淡的矮星系——这些星系的恒星数量较少，并且像月球绕地球一样围绕着更大的星系运行——它们是通过分子氢冷却过程产生的。
Nadler 的研究结合了使用数学原理预测星系形成的模型和试图“重现”宇宙演化的计算机模拟。
通过 JWST 观测暗物质晕
这些发现表明，恒星可以在比之前认为的要小得多的暗物质晕中形成，研究人员希望随着今年晚些时候鲁宾天文台和詹姆斯·韦伯太空望远镜提供更多数据，进一步检验这一预测。
我们不仅可能离弄清楚完全黑暗的暗物质晕是否真的存在更近了一步，而且这项研究也可能帮助我们发现宇宙中最早期的一些恒星的痕迹。
“展望未来，考虑到这项工作如何为寻找第一批恒星的残骸提供信息，这令人兴奋，”Nadler 写道。“将这些预测与恒星演化模型相结合，为通过近场宇宙学探测星系形成阈值提供了一条有希望的途径，我们期待着继续探索。”
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《天体物理学杂志通讯》。分子氢冷却对星系形成阈值的影响
