新研究推测宇宙的暗物质可能隐藏在原生黑洞中

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根据新地图集,耶鲁大学领导的一个科学家团队建立的一个新模型表明,科学家迄今无法探测到的难以捉摸的暗物质可能被困在大爆炸留下的原始黑洞中。

新研究推测宇宙的暗物质可能隐藏在原生黑洞中-第1张图片-IT新视野

当詹姆斯·韦伯太空望远镜完全投入使用并开始观察早期宇宙的演化时,它可能会揭示现代物理学的一个巨大谜团:暗物质存在吗?如果存在,它是什么?

本质上,暗物质是科学史上最大的“舍入误差”。当天体物理学家开始探索宇宙的结构以及它是如何从138亿年前的大爆炸演化而来的时候,他们越来越详细地描述了宇宙是如何从它存在的第一刻开始演化的。

问题在于,物理学无法正确解释宇宙是如何形成的,正如观测所描述的那样。从恒星和星系的形成到宇宙背景辐射的性质,我们所能观察到的物质量是不可能发生任何变化的。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的95%,而普通物质和能量占剩余的5%。

目前的理论是,暗物质约占宇宙物质的85%。尽管从未被观察到,暗物质被认为是由某种形式的奇怪物质组成,包括无菌中微子、弱相互作用的大质量粒子(WIMP)或与任何形式的电磁辐射都不相互作用的轴子。

简言之,暗物质不能吸收、反射或折射光或光谱的任何其他部分。它存在的唯一线索是它只通过重力与正常物质和能量相互作用。这使得它极难找到,更不用说理解了。

耶鲁大学的研究小组认为,暗物质之谜的答案不在于奇怪的粒子,而在于原始黑洞。这些黑洞是一个时空区域,其中大量物质自行坍塌,留下一个强大的“引力阱”,即使光线也无法逃逸。

早在20世纪70年代,物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)和伯纳德·卡尔(Bernard Carr)就提出,在大爆炸后的第一秒钟内,其密度可能会波动,而某些区域的混乱程度足以产生黑洞。这一假设没有被采纳,但耶鲁大学的一项新研究调整了这一观点,并计算出,如果大多数原始黑洞的初始质量约为太阳的1.4倍,它可以解释所有暗物质——特别是当它们继续吸收更多的气体,甚至是附近的恒星时。此外,它们可能是星系形成的“种子”,并在许多星系的核心形成超大质量黑洞。

如果是这样的话,詹斯·韦伯太空望远镜可以通过收集恒星、星系和行星系统形成的数据来证实这一理论,因为它的红外传感器可以探测到宇宙的边缘。

“如果第一批恒星和星系是在所谓的‘黑暗时代’形成的,韦伯应该能够看到它们的证据,”欧空局科学主任和研究成员günther hasinger说

这项研究将发表在《天体物理学杂志》上。

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