看不见的原始黑洞可能是隐藏的暗物质

怪人怪事 2024-12-14 11:43www.bnfh.cn怪人怪事

霍金的新观点：原始黑洞可能是隐藏的暗物质，这一理论重新受到关注

随着科技的进步和新的研究发现，斯蒂芬·霍金提出的观点——看不见的“原始”黑洞可能是隐藏的暗物质——重新引起了科学界的热议。这一观点虽然在过去的几十年中被边缘化，但现在却可能因为一系列新的研究而重获新生。

黑洞，这个优雅而神秘的天体，因其能吸收所有外来电磁辐射的特性，使得我们难以估计其数量及大小。自从激光干涉仪引力波天文台（LIGO）首次探测到引力波以来，科学家们发现了一些新的黑洞，它们的存在让我们重新审视霍金的观点。这些新发现的黑洞质量大约相当于恒星的三十倍，引发了科学界的极大兴趣。

这些神秘的“原始”黑洞可能在星空大爆炸中诞生，并可能隐藏在我们的周围，构成了我们所不知道的暗物质。尽管研究者几十年来一直未能探测到暗物质粒子，但我们是否可以大胆假设，这些黑洞一直在我们的眼皮底下，只是我们没有意识到它们的存在？

美国约翰·霍普金斯大学的星空学家马克·卡米奥考斯基表示，虽然这是一个疯狂的想法，但它并不一定比其他观点更疯狂。事实上，已经有许多论文开始探索这种可能性。这一观点在一段时间内受到了质疑，主要来自于纽约大学天体物理学家亚辛•阿里-海蒙德的研究。他计算了如果原始黑洞是暗物质的来源，那么它们应该会产生大量的双黑洞系统，其合并速度可能远超LIGO的观测速度。随着最近一系列论文的发表，原始黑洞的观点似乎又重新获得了支持。法国蒙彼利埃大学的星空学家卡尔斯顿·让达齐克最新的研究报告表明原始黑洞可以导致与LIGO观测结果相符的碰撞。这一发现引起了科学界的极大兴奋和关注。英国苏塞克斯大学的星空学家克里斯蒂安·伯恩斯表示，这是非常令人兴奋的结果。如果让达齐克的研究结果得到证实，这将意味着原始黑洞实际上就是所有的暗物质。这一理论的最初提出可追溯到斯蒂芬·霍金和伯纳德·卡尔在20世纪70年代的工作。他们推测在星空最初的几分之一秒内，由于密度的微小波动，某些区域可能会形成大小不一的黑洞。这些原始黑洞可能是暗物质的来源，并一直潜伏在我们周围。这一理论的重新兴起为我们揭示宇宙的奥秘提供了新的视角和可能性。无论结果如何，这一领域的探索将继续进行下去，因为我们都在试图解开宇宙的最大谜团之一：暗物质的本质。这一理论或许能为我们的理解提供新的启示和突破。在霍金的粗略计算之后，我们得知黑洞如果超越了小行星大小，可能仍在今天的星空中隐匿。这一发现引发了物理学界的深思和探索。

到了20世纪90年代，理论物理学家们提出了星空暴胀理论，认为星空在大爆炸后经历了极端膨胀。这一理论为我们揭示了最初的密度涨落的起源，也为理解星空早期的关键跃迁提供了线索。那时的星空，所有的物质和能量都在高温等离子体中沸腾。随着星空的冷却，一些粒子如夸克和胶子开始结合形成更重的物质。这个过程伴随着压力的下降，也为更多区域坍缩成黑洞创造了条件。

那时的物理学界对夸克和胶子流体的理解并不深入，无法准确预测这些转变对黑洞产生的影响。原始黑洞的质量、数量等问题都还处于迷雾之中。与此星空学家似乎并不需要原始黑洞来解释观测结果。他们更倾向于认为暗物质是由极端的大质量弱相互作用粒子（WIMP）构成的。尽管WIMP探测器以及大型强子对撞机尚未找到确凿的证据，但这仍然是一个备受关注的研究方向。

尽管暗物质的问题看似即将取得突破，但并没有证据表明有其他选项可以替代原始黑洞的研究。这让一些科学家开始对这个领域产生了怀疑。关于可能产生原始黑洞的环境，我们现在已经有了更深入的了解。物理学家已经能够计算出星空诞生之初的夸克-胶子等离子体如何演化出压力和密度。这些成果花费了几十年的时间来取得。利用这些信息，一些理论物理学家开始预测早期星空产生的黑洞可能有一系列不同的大小。

随着星空的冷却和演化，夸克和胶子结合形成质子和中子，接着是π介子等粒子的形成，这都导致了压力下降，并可能产生一系列原始的黑洞。在这两个时期之间，空间本身也在膨胀，影响了黑洞的形成和演化。最初的黑洞可以吸入大约相当于恒星质量的物质，而后续的则可能吸入更多的物质。

在LIGO探测到第一个引力波后，原始黑洞的假说重新引起了人们的关注。阿里-海蒙德提出的观点给这个假说带来了挑战。让达齐克接受了这一挑战，并仔细研究了阿里-海蒙德的观点。他发现原始黑洞确实会形成双黑洞系统，但在一个充满黑洞的星空中，这些系统的轨道会几乎变成圆形，降低了碰撞速度。即使存在大量的原始黑洞，它们的合并也不会如此频繁，这仍然符合LIGO观测到的合并率。让达齐克的研究回答了外界专家提出的问题，并预测了原始黑洞可能的位置和特点。他认为这些黑洞可能位于暗星团中，每个星团可能包含数百个黑洞，其中一些是巨型黑洞，而另一些则是更普通的黑洞。这些星空岛团可能会潜伏在天文学家认为暗物质存在的任何地方。他的研究为理解这一领域的问题提供了新的视角和线索。在深邃的宇宙之中，黑洞如同绕恒星旋转的行星一般，各自沿着自己的轨道运行，一般情况下不会相互吞噬。在特殊情况下，当黑洞发生合并事件时，会发生与众不同的变化。达齐克博士在第二篇论文中，精确计算了这些合并事件的罕见程度。他对观测到的巨大黑洞和未曾观测到的小型黑洞进行了深入研究。“当我逐一计算出合并率的准确数值时，我深感震撼，”达齐克分享了他的感受。

尽管原始黑洞假说的支持者已经取得了一些进展，但要使这个理论更具说服力，他们还有很长的路要走。多数物理学家倾向于认为暗物质是由某种难以探测的基本粒子构成的。如果LIGO探测到的黑洞与普通的太阳并无太大差异，那么这一理论可能只是在某种程度上填补了理论中的漏洞。对此，一些天体物理学家表示疑惑，认为LIGO观测到的某些现象仍然神秘莫测。哈佛大学的天体物理学家塞尔玛•德•明克对此观点更为直接：“我认为天文学家对此可以一笑了之。”尽管他认为双黑洞系统的形成理论尚待探索。

对于原始黑洞假说而言，找到亚恒星质量的黑洞将是验证其理论的关键一步。如果这些黑洞不能由太阳形成且被观测到，那么这将彻底改变现有的争论。随着未来观测的进行和LIGO灵敏度的提高，要么发现这些小型黑洞，要么对可能存在的黑洞数量设定严格的限制。与此其他天体物理学家也在从不同角度探索这一理论的可能性。例如，微引力透镜搜索可能是对原始黑洞最直接的限制方式之一。如果原始黑洞以不同大小存在并聚集在一起形成密集星团，那么现有的研究结果可能并不足以揭示它们的存在。未来的观测或许能为我们揭示最终的答案。欧洲空间局最近同意为罗曼星空望远镜提供一项关键功能，这将推动微引力透镜研究的发展并解决这一问题。这项功能的推出是基于科学主任冈瑟·哈辛格的指令进行的。他认为原始黑洞可能解释许多未解之谜，并指出这是一个有趣且吸引人的想法。“我相信只要以不同的眼光看待问题，有些悬而未决的谜题可能会自行解开。”他补充道。

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