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新发现!暗物质或源于原始黑洞:后者诞生于大爆炸后的“婴儿宇宙”坍塌

更新时间:2020-12-31 08:00

Kavli研讨所(Kavli IPMU)担任许多跨学科项目,这些项目获益于该研讨所广泛的专业知识的协同效果。其间一个项目便是研讨或许在恒星和星系诞生之前的世界前期就现已构成的黑洞。

这些原始黑洞(PBHs)能够解说悉数或部分暗物质,担任一些观测到的引力波信号,并为咱们星系和其他星系的中心发现的超大质量黑洞播下种子。

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它们还能够在重元素的组成中发挥效果,当它们与中子星磕碰并炸毁它们时,开释出富含中子的物质。

科学家们还提出了一种令人兴奋的或许性:即奥秘的暗物质,占了世界中的大部分物质,是由原始黑洞组成的。

2020年诺贝尔物理学奖颁发了理论学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)和两位地理学家莱茵哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)和安德里亚·盖兹(Andrea Ghez),以赞誉他们证明了黑洞的存在。因为天然界中存在黑洞,它们是暗物质十分有吸引力的候选者。

在寻觅PBHs的基础理论、天体物理学和地理观测方面的最新进展是由一个由粒子物理学家、世界学家和地理学家组成的世界团队获得的,包含Kavli IPMU成员Alexander Kusenko、Misao Sasaki、Sunao Sugiyama、Masahiro Takada和Volodymyr Takhistov。

为了更多地了解原始黑洞,研讨小组调查了前期世界的头绪。前期的世界密度十分大,任何大于50%的正密度涨落都会发生黑洞。但是,孕育星系的世界学扰动已知要小得多。但是,前期世界中的一些进程或许为黑洞的构成发明了适宜的条件。

一种令人兴奋的或许性是,原始的黑洞或许是从大爆炸胀大时期发明的“婴儿世界”(baby universes)构成的。这一时期的快速胀大,被认为是咱们今日调查到的结构的构成原因,如星系和星系团。

在暴胀时期,小世界能够从咱们的世界分支出来。一个小的重生世界终会崩塌,但在小体积中开释的很多能量,会导致黑洞的构成。

更共同的命运等待着更大的重生世界。假如它大于某一临界尺度,爱因斯坦的引力理论答应婴儿世界以一种对调查者来说表里都不同的状况存在。

内部调查者将其视为一个胀大的世界,而外部调查者(如咱们)将其视为一个黑洞。不管哪种状况,大世界和小世界都被咱们视为原始的黑洞,它们隐藏在它们的“视界”(event horizons)后边的多重世界的根本结构。

“视界”指的是一个鸿沟,在这个鸿沟之下,全部事物,乃至是光,都会被困住,无法逃离黑洞。

研讨小组在论文中描绘了原始黑洞(PBH)构成的新场景,并标明,在夏威夷莫纳基亚山山顶4200米的山顶邻近,能够运用8.2米斯巴鲁望远镜的Hyper Suprime-Cam(HSC)找到黑洞,卡夫里世界物理与数学研讨所(Kavli IPMU)的办理这种巨大的数码相机发挥了关键效果。他们的作业是HSC对PBH查找的令人兴奋的扩展,卡夫里世界物理与数学研讨所(Kavli IPMU)的首席Masahiro Takada和他的团队正在致力于这一查找。

HSC团队最近在《天然·地理学》(Nature Astronomy)杂志上报告了Niakura、塔克希斯托夫等人对原始黑洞存在的首要约束。

HSC具有一种共同的才能:每隔几分钟就能拍摄到整个仙女座星系。假如一个黑洞穿过了其间一颗恒星的视野,黑洞的引力会使光线曲折,使恒星在短时间内看起来比之前更亮。

恒星变亮的持续时间,会让地理学家了解到黑洞的质量。根据HSC的观测,人们能够一起观测1亿颗恒星,为或许跨过视野的原始黑洞撒下一张大网。

HSC的第一次观测现已报告了一个十分风趣的候选事情,它与来自“多元世界”的PBH相一致,其黑洞质量与月球质量适当。

在这第一个痕迹的鼓动下,在新的理论了解的指导下,该团队正在进行新一轮的观测,以扩展查找规模,并供给一个决定性的测验,以确认来自多元世界的PBHs是否能解说一切暗物质。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:https://scitechdaily.com/all-dark-matter-in-the-universe-could-be-primordial-black-holes-formed-from-the-collapse-of-baby-universes-soon-after-the-big-bang/

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