反物质可能看起来像是科幻小说中的东西——尤其是在我们的宇宙中几乎看不到任何反物质，尽管物理学家最好的理论表明，反物质应该在大爆炸期间与正常物质以相同的比例出现。但研究人员确实经常在他们的实验中产生反物质粒子，并且他们对宇宙中反物质的缺失有了一些解释的线索：每当反物质和正常物质相遇时，它们就会相互湮灭并释放出能量。时间之初正常物质最轻微的过量本可以有效地将反物质从天体图中抹去，除了偶尔在宇宙射线撞击、人造粒子加速器以及或许某些理论化的暗物质粒子之间的相互作用中产生反物质。
这就是为什么物理学家在 2018 年如此困惑的原因，当时安装在国际空间站外部的阿尔法磁谱仪 (AMS) 实验负责人宣布，该仪器可能探测到两个反氦原子核——此外还有之前可能探测到的六个。无论你怎么分析，已知的自然过程都难以产生足够的反氦，使其最终进入我们的天基探测器。但所有这些困难方法中最简单的方法是在反恒星内部制造反氦——当然，反恒星似乎并不存在。尽管完全出乎意料的 AMS 结果尚未得到证实，更不用说正式发表了，但科学家们已经认真对待它们，有些人已经争先恐后地寻找解释。
受 AMS 暂定发现的启发，一群研究人员最近发表了一项研究，计算了宇宙中可能潜伏的反物质恒星的最大数量，这是基于 费米大型区域望远镜 (LAT) 发现的目前无法解释的伽马射线源的计数。该研究的主要作者，图卢兹第三大学-保罗·萨巴蒂埃大学天体物理学与行星学研究所和法国国家科学研究中心 (CNRS) 的天体物理学研究生西蒙·杜普尔克在查看了 LAT 十年的数据后，做出了估计，他在十年 LAT 数据中寻找反恒星候选者。
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反恒星会像普通恒星一样发光——产生相同波长的光。但它们将存在于一个物质占主导地位的宇宙中。当由正常物质组成的粒子和气体落入这种恒星的引力并与其反物质接触时，由此产生的湮灭会产生高能光闪。我们可以将这种光视为特定颜色的伽马射线。该团队使用了 10 年的数据，总共约有 6,000 个发光物体。他们将列表缩小到以正确的伽马频率发光且未归因于先前编目的天文物体的来源。“因此，这给我们留下了 14 个候选者，在我看来，以及我的合著者看来，它们不是反恒星，”杜普尔克说。然而，如果所有这些来源都是这样的恒星，该小组估计，在我们恒星附近的区域，大约每 400,000 颗普通恒星中就存在一颗反恒星。
杜普尔克说，这些伽马射线闪光可能来自脉冲星或星系中心的超大质量黑洞，而不是任何假定的反恒星。或者它们可能仅仅是一些探测器噪声。下一步将是将望远镜指向 14 个候选源的位置，以查明它们是否像恒星或普通的伽马射线发射物体。
考虑到一些有趣但值得怀疑的伽马射线源，计算反恒星数量的可能“上限”与实际发现此类天体相去甚远。因此，大多数研究人员并不倾向于得出这样的结论。“根据理论和河外伽马射线的观测，我们的星系中应该没有反恒星……人们只会期望与零一致的上限，”美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家弗洛伊德·斯泰克说，他没有参与这项研究。“然而，拥有进一步的观测数据来证实这一点总是好的。”
如果科学家，包括作者在内，都对反恒星的存在持怀疑态度，那么为什么它们值得讨论呢？谜团在于 AMS 对反氦的那些讨厌的可能探测，这些探测仍然无法解释。反粒子可以从两个已知的自然来源——宇宙射线和暗物质——产生，但它们中的任何一个造成这种情况的可能性似乎都微乎其微。
在法国蒙彼利埃的 CNRS 宇宙学家薇薇安·普林说，随着我们增加原子的大小，作为反粒子产生原子变得越来越困难。这“意味着它发生的频率越来越低，但物理学允许它发生。”反质子相对容易形成，但任何更重的东西，例如反氘——一个反质子加上一个反中子——或反氦——两个反质子加上通常一个或两个反中子——随着质量的增加而越来越难以制造。在 2019 年发表的一篇论文中，普林使用 AMS 对反氦的潜在探测计算了反恒星的大概流行程度，这启发了杜普尔克的新研究。
安纳西勒维约粒子物理实验室的粒子天体物理学家皮埃尔·萨拉蒂曾在普林的 2019 年研究中工作，他说，在一个称为散裂的过程中，来自爆炸恒星的高能宇宙射线会撞击星际气体粒子。负责 AMS 反粒子探测的团队声称，它可能探测到六个反氦-3 原子核，这将是散裂的极罕见产物，以及两个反氦-4 原子核，这将是宇宙射线几乎在统计学上不可能形成的，萨拉蒂说。（两种同位素之间的区别在于添加了一个反中子。）
至于暗物质，某些模型预测暗物质粒子可以相互湮灭——这个过程也可能产生反粒子。但这个过程仍然可能无法制造出足够数量的反氦-4，让我们有实际机会看到它（如果这种推测模型根本反映了现实）。这就是为什么反恒星假说仍然摆在桌面上。经过验证的反氦探测将是反恒星存在的良好指标，但到目前为止，AMS 是唯一提供任何此类证据的实验——萨拉蒂指出，该证据尚未获得同行评审出版。
奥克兰大学的天体物理学家伊利亚斯·乔利斯也参与了普林的研究，他说：“这是一个非常具有挑战性的分析，因为对于每个反氦事件，都有 1 亿个普通氦事件。”他和其他人说，探测结果有可能最终被证明是非常复杂分析中的侥幸。
麻省理工学院的诺贝尔奖得主物理学家塞缪尔·廷是 AMS 团队的负责人，他于 2018 年首次公开展示了最新的两个可能的反氦探测——反氦-4 候选者。“我们尚未准备好发布任何重反物质结果，”他说。“在发布任何[进一步]公告之前，我们正在收集更多数据。”
另一种实验可能会更快给出答案。通用反粒子光谱仪 (GAPS) 实验是一种气球载探测器，将于今年在南极洲上空寻找反粒子。乔利斯说，使用 GAPS 探测器发现更多的反粒子——特别是反氘甚至反氦，将使 AMS 结果更具说服力。
如果发现反恒星是罪魁祸首，那么这一发现将需要对宇宙的演化进行重大重新构想：我们不能再将反恒星和其他由反物质组成的假设天体贬低为合理的推测边缘。然而，即使它们确实存在，反恒星现在可能也不会形成，萨拉蒂说，因为它们假定的反氢 natal 云在过去 130 亿年左右的时间里面临着避免湮灭的巨大几率。因此，可能发现的任何反恒星都可能是早期宇宙极其古老的遗迹。如果是这样，一个深刻的谜团将被另一个谜团所取代：这些古老的遗迹究竟是如何幸存至今的？正如通常情况一样，一项新的发现提出了比它回答的问题更多的问题。