从“小宇宙”中寻找原始黑洞和暗物质
2021-07-29
中国科学探险 2021年3期
关键词:研究
2020年诺贝尔物理学奖颁给了三位对黑洞研究有重要贡献的科学家。这之后不久,又有新的关于黑洞的研究发现登上科学杂志,科学家发现,宇宙膨胀过程中形成的“小宇宙”,很可能孕育了最原始的黑洞。
这一系列研究由东京大学科维理宇宙物理学与数学研究所(Kavli IPMU)的多名成员合作完成,日前,该机构在官网刊文介绍了相关研究始末。
暗物质被视为宇宙的主要组成,人们观测到的引力波信号、在银河系或其他星系中心發现的超大黑洞或许都源于暗物质。而在原始恒星和星系诞生前,早期宇宙中就有黑洞形成,这些原始黑洞很可能是暗物质的重要构成。
为了研究原始黑洞,来自Kavli IPMU的粒子物理学家、宇宙学家和天文学家组成研究团队,从宇宙早期演化入手,寻找利于黑洞形成的条件。
按宇宙膨胀论,在宇宙膨胀这一快速扩张的阶段,早期星系和星团开始演化,与此同时,许多“小宇宙”应运而生,这些真空气泡很可能是不同于我们现存宇宙的存在,它最终会崩溃,但相对较小的体积释放出的巨大能量很可能导致黑洞的产生。
对体量更大的小宇宙而言,如果其大小处于某个临界值,按照相对论,小宇宙可从内外两种角度观察。若在其内部,观察者就可将其视为正在扩张的宇宙,若在其外部,观察者就可将其视为黑洞。无论何种角度,研究者都可将小宇宙视为黑洞产生的雏形,它将多个宇宙的基本结构隐藏在事件视界之后。
事件视界是一种边界,视界内发生的事无法对视界外产生影响,黑洞的周边即为事件视界,这里的逃逸速度大于光速,因此任何物体(即便是光线)也无法逃离。……
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