黑洞由暗能量构成?科学家称“有可能”

黑洞由暗能量构成?科学家称“有可能”
2019年09月17日 09:09 新浪网 作者 小杨时尚说

夏威夷大学马诺阿分校的科学家经研究发现宇宙的膨胀速度,对大质量恒星塌陷后形成的致密天体的贡献较为敏感。同样地,这些天体本身也与宇宙的膨胀之间存在联系,是获取或损失能量取决于这些天体的构成。这项研究揭示了宇宙物理学和致密天体物理学之间出人意料的联系,能够孕育出很多新的观察性预测。

黑洞由暗能量构成?科学家称“有可能”

M87星系的超大质量黑洞Powehi可能是所谓的一般性暗能量天体(GEODE)。这个天体的占了事件视界望远镜成像的黯淡区域半径的三分之二,几乎就是一个黑洞该有的尺度。这个含有暗能量(绿色)的区域略大于同等质量的黑洞。如果存在的话,外壳(紫色)的特性取决于GEODE模型

在应用爱因斯坦的方程式对宇宙膨胀进行建模时,夏威夷大学马诺阿分校的两名研究员发现并修正了一个细微的错误。研究论文刊登在8月28日的《天体物理学杂志》上。

物理学家通常假设一个宇宙学意义上的大型系统——例如宇宙——对所包含的小系统的细节并不敏感。夏威夷大学马诺阿分校的两名研究员——凯文·克罗克和乔尔·维纳经研究发现,在大质量恒星塌陷爆炸后产生的致密天体身上,这种假设并不成立。克罗克是该校物理学与天文学系的一名博士后研究员;维纳是数学系的一名教师。

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暗能量导致宇宙加速膨胀

克罗克表示:“80年来,我们的研究一直遵循这样一个假设,即从广义的角度,宇宙不受任何小区域的特定细节影响。我们现在明确一点,广义相对论能够将塌陷恒星这样一个规摸与檀香山相当的区域与作为整体的宇宙行为联系在一起,即使宇宙的规模是塌陷恒星的1万亿亿亿倍。”

克罗克和维纳经研究发现宇宙的膨胀速度对这些致密天体的平均贡献较为敏感。同样地,这些天体本身也与宇宙的生长之间存在联系,是获取或损失能量取决于这些天体的构成。这是一项重要发现,因为它揭示了宇宙物理学和致密天体物理学之间出人意料的联系,能够孕育出很多新的观察性预测。

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黑洞艺术概念图

根据他们的研究,宇宙的膨胀速度能够提供相关信息,帮助科学家了解恒星在生命尽头的遭遇。天文学家通常认为大质量恒星死亡后变成黑洞,但这并非唯一结局。1966年,艾尔菲物理技术学院的年轻物理学家艾拉斯特·格林纳提出了另一种假设,认为大质量恒星会塌陷成所谓的一般性暗能量天体(GEODE)。从外部观察,GEODE很像黑洞,但与黑洞不同的是,它们含有暗能量,而不是存在一个奇点。

1998年,两支独立天文学家小组发现宇宙膨胀速度加速与均匀分布的暗能量的存在一致。然而GEODE是否能以同样的方式产生影响尚未得到证实。修正错误后,克罗克和维纳发现如果少量最古老恒星塌陷成GEODE而不是黑洞,它们对宇宙膨胀的平均贡献与均匀分布的暗能量就是一致的。

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激光干涉引力波天文台(LIGO),用于探测引力波

研究发现同样适用于激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座探测器观测到的双星系统。2016年,LIGO团队宣布首次观测到一个对撞的双黑洞系统。科学家已经预见到这种系统的存在,但LIGO的发现还是让他们大吃一惊,因为这个系统的质量是电脑预测的5倍左右。

克罗克和维纳认为LIGO-室女座观测到的是GEODE对撞,而不是黑洞对撞。他们认为在对撞发生前,两个GEODE便伴随宇宙生长,等到对撞发生后,所形成的GEODE质量是之前的4到8倍。这与LIGO-室女座的观测结果相符。

克罗克和维纳谨慎对待他们的理论研究结果,将其与支持GEODE想定的观测发现分离开来。根据他们的研究,如果确实存在GEODE,就会产生已经观测到的但目前仍缺乏可信解释的现象。“GEODE假说可能会产生其它很多观测结果,甚至包括会排除这种假说的观测结果。我们所做的研究还只是皮毛。”

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