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新研究推测宇宙的暗物质隐藏在原生黑洞中
2022-01-05 11:36:43 来源:cnBeta.COM 编辑:

当詹姆斯·韦伯太空望远镜完全投入使用并开始对早期宇宙的演变进行观察时,它可能能够揭示现代物理学的一个巨大谜团:暗物质是否存在,如果存在,它是什么?

从本质上讲,暗物质是科学史上有史以来最大的“舍入误差”。随着天体物理学家开始探究宇宙的结构以及它是如何从138亿年前的大爆炸中演变出来的,他们对宇宙如何从其存在的第一个瞬间演变出越来越详细的描述。

问题是,物理学根本无法恰当地解释宇宙是如何像观测所描述的那样形成的。从恒星和星系的形成到宇宙背景辐射的性质,一切都不可能以我们可以观察到的物质数量发生。事实上,目前的理论表明, 暗物质和暗能量可能占宇宙总质量95%,普通物质和能量占剩余的5%。

目前的理论是,暗物质构成了宇宙中约85%的物质。尽管它从未被观测到,但暗物质被假设为由某种形式的奇异物质组成,包括无菌中微子、弱相互作用大质量粒子(WIMPS)或与任何形式的电磁辐射没有相互作用的轴子。

简单地说,暗物质不能吸收、反射或折射光线或光谱的任何其他部分。它存在的唯一线索是,它只通过引力的方式与正常的物质和能量发生作用。这使得它极难被发现,更不用说了解什么了。

根据耶鲁大学的研究小组,暗物质之谜的答案并不在于奇异的粒子,而在于原生黑洞。这些黑洞是时空的一个区域,在这个区域里,大量的物质向自身坍缩,留下了一个强大的“引力井”,甚至连光都无法从其中逃脱。

早在20世纪70年代,物理学家斯蒂芬·霍金和伯纳德·卡尔提出,在宇宙大爆炸后存在的第一秒,其密度可能存在波动,一些区域杂乱到足以产生黑洞。这一假设没有被采纳,但耶鲁大学的新研究对这一想法进行了调整,并计算出如果大多数原生黑洞的初始质量约为太阳的1.4倍,它可以解释所有的暗物质--特别是当它们继续吸收更多的气体甚至是它们附近的恒星。此外,它们可能是星系形成的“种子”,并创造了在许多星系核心发现的超大质量黑洞。

如果是这样的话,那么詹姆斯·韦伯太空望远镜可以通过收集关于恒星、星系和行星系统如何形成的数据来为该理论提供一些证实,因为它的红外传感器探测宇宙的边缘。

欧空局科学主任和研究成员Günther Hasinger说:“如果第一批恒星和星系已经在所谓的‘黑暗时代’形成,韦伯应该能够看到它们的证据。”

这项研究将发表在《天体物理学杂志》上。

关键词: 科学探索 新研究推测宇宙的暗物质隐藏在原生黑洞中

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