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宇宙中的暗物质?抱歉,它们可能都是由原初黑洞“伪装”的

宇宙中的暗物质?抱歉,它们可能都是由原初黑洞“伪装”的
2021年01月20日 19:44 新浪网 作者 姿势分子knowledge

  根据目前的宇宙学模型,科学家认为:当今宇宙的总质能有68.3%被暗能量占据,暗物质占据了26.8%,其余的4.9%构成了我们能看见的所有恒星、黑洞、星系和星际物质等重子物质。

  暗物质和暗能量不仅仅是看起来暗,而是从各个方面来讲都非常“暗”。以暗物质为例,除了给宇宙天体提供引力之外,它几乎不与可见物质发生任何相互作用,因此我们直到今天也不知道该如何去观测它们,只是通过星系中的天体运动知道它们在为这些恒星提供引力。

  

  在世界各国科学家都不遗余力地去寻找暗物质的同时,也有人提出了大胆的猜测:也许暗物质并不存在!

  当然,科学家们也并不是拍着脑门就编出了这个想法,而是通过复杂而又缜密的计算才做出这种猜测的。比如有些科学家就提出:我们可以通过修正的牛顿动力学,来解释这些恒星的运行规律与理论有所偏差的现象。甚至还有科学家试图修正相对论,来替代暗物质理论。

  除此之外,还有一种理论也一直比较流行,那就是原初黑洞理论。

  你可能会纳闷:虽然黑洞不能直接观测,但我们也已经拍摄到了黑洞的照片,为什么还有科学家将黑洞看作暗物质的候选者呢?

  

  原来,所谓的原初黑洞,黑我们通常所说的黑洞并不相同。通常我们所说的黑洞都是大质量恒星死亡后留下的遗骸,或者是位于星系中心的超大质量黑洞。而原初黑洞的形成与天体无关,而是来自于宇宙大爆炸。

  上个世纪70年代,著名物理学家霍金就提出了原初黑洞的概念。他认为,在宇宙大爆炸后的暴涨时期,当时宇宙的温度和压力都极其巨大,足以将一些物质压缩到致密程度,从而形成一个个非常微小的黑洞,这就是原初黑洞。他认为,原初黑洞可能只有十万分之一克,尺寸也只有质子或中子那么大,温度则高达1200亿摄氏度

  

  这样的黑洞,可能不计其数,充斥在宇宙中,虽然温度和密度都非常惊人,但体积和质量都太小,以至于我们还无法观测到。

  因此,如果这样的黑洞真的不计其数,那么真的可能在宇宙中像暗物质理论说的那样提供引力,并且又因为体积过小使得我们还无法探测到。

  为了寻找到这种神秘的天体,来自美国加州大学洛杉矶分校和日本卡夫利宇宙物理与数学研究所的物理学家们,利用位于夏威夷的8.2米口径的斯巴鲁望远镜,在7个小时中拍摄了差不多200张仙女座大星系的照片,希望能够借此解释暗物质的问题。

  说起来,虽然体积和质量规模有天壤之别,但原初黑洞和普通黑洞的本质还是一样的,那就是奇点——一个将所有质量都集中在一个几何点的诡异概念。

  

  奇点恐怕是宇宙中最为诡异的结构了,在奇点内,任何物理定律都会失效,我们只能利用广义相对论或者量子力学对它周围的空间进行分析。尴尬的是,在这里,两个最伟大的理论并不能达成一致,反而出现了彼此之间的矛盾。因此,直到今天,我们对于黑洞和奇点的了解仍然非常有限。

  甚至有人相信,黑洞可能代表着另外一个宇宙,或者说我们的宇宙其实就是一个黑洞,这也是多元宇宙理论中比较流行的一种说法。乍听之下,你可能觉得这个想法过于大胆,不过仔细想想,目前的理论不也认为我们的宇宙是从一个奇点通过大爆炸形成的吗?

  

  而且,有科学家认为,一旦我们进入到了黑洞的事件视界地平线以内,那么我们就会发现,那里的时间与空间会和我们现在所生活的宇宙别无二致。

  想一想,这个假说还是非常有趣的,这意味着一旦有一颗大质量恒星爆发为超新星,并且内部坍缩成一个黑洞,那么,砰,一个新的宇宙就诞生了。

  而对于原初黑洞来说,情况又有所不同。它们可能是在宇宙大爆炸后仅仅1秒的时间内就形成了。要知道,那个时候连质子和中子都还没有出现,更不要说物质和天体了。彼时的宇宙,由各种辐射所主宰。

  

  那个时候,宇宙的温度至少有100亿摄氏度,这样恐怖的条件下,黑洞的形成也更加容易,不需要恒星级别的质量,只要在某个点有足够强大的力,那么辐射所携带的能量就会转化为质量,并且形成无数个原初黑洞。

  这个想法看起来非常有趣,但它面临着许多问题。目前,我们还没有直接证据能够证明原初黑洞的存在。而且,科学家还认为,这些不起眼的原初黑洞,很有可能在极短的时间内就通过霍金辐射完全蒸发了,不会残留到今天。

  不过,科学家们并没有放弃,他们相信,还有一些理论是支持这些原初黑洞存在的。参与本次研究的科学团队认为:量子效应可能会允许我们的宇宙空间中形成一些真空泡,成为坍缩的种子。他们的计算结果表明:这样的原初黑洞的确有形成的可能,而且还符合我们对于暗物质的推测

  

  利用原初黑洞解释暗物质的想法早已经不新鲜了,且不提暗物质的地位已经相对很牢固,就算在驳斥暗物质模型的理论中,原初黑洞也不是最受认可的。而且,即便原初黑洞真的符合暗物质的理论,恐怕也只能提供其中一小部分现象,不能完全代替暗物质

  遗憾的是,本次研究中,科学家们也的确没有发现关于原初黑洞的直接证据。他们认为,如果适当延长观测时间,或许可以找到一些蛛丝马迹。即便没有找到,至少我们也能排除一个错误选项,也不算一无所获。

  

  如果最终真的证明原初黑洞存在,甚至发现宇宙的黑洞里真的隐藏着婴儿宇宙,那么我们的认知恐怕就要被颠覆了!

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