根據一項新研究，白洞是宇宙中佔相當大比重的神秘暗物質的主要成分。研究人員指出某些白洞甚至在大爆炸之前就已存在。
星系團Abell 3827，暗物質分布在藍線一帶
白洞相對於黑洞而言，是一種理論上存在的奇異天體。根據一項新研究，白洞是宇宙中佔相當大比重的神秘暗物質的主要成分。研究人員指出某些白洞甚至在大爆炸之前就已存在。
黑洞擁有異乎強大的引力，就連宇宙的「速度之王」光線也無法逃脫它們的魔爪。一個不可見的球形邊界環繞黑洞核心，這裡是不能返回臨界點，被稱之為「事件視界」。愛因斯坦的廣義相對論預言了黑洞的存在。此外，宇宙中還可能存在一種與黑洞相對的奇異天體，那就是白洞。與任何物質都無法逃脫的黑洞的事件視界相對，白洞的事件視界則是「萬物禁止入內」。
小黑洞藝術概念圖
此前進行的研究認為黑洞和白洞相互關聯，物質和能量被黑洞吞噬，最後從藏身於宇宙其它角落或者另一個宇宙的白洞吐出。2014年，法國艾克斯-馬賽大學理論物理學家卡羅·羅維利及其同事提出，黑洞和白洞可能以另一種方式關聯在一起，即黑洞死亡後變身為白洞。
上世紀70年代，理論物理學家史蒂芬·霍金通過計算指出，所有黑洞都因為放射輻射而不斷蒸發質量。一旦入不敷出，黑洞將逐漸萎縮，最終消失殆盡。但羅維利及其同事認為，如果空間和時間由不可分割的量子構成，不斷萎縮的黑洞不會消失。
時空量子研究旨在將廣義相對論和量子力學統一成一個解釋宇宙內所有力的單一理論。廣義相對論用於解釋引力特性，量子力學用於描述所有已知粒子的行為。
有記錄以來發現的第一顆超新星RCW 86
在2014年的研究中，羅維利的團隊認為由於時空不可能被壓進比量子還小的物質，一旦黑洞蒸發到不能繼續萎縮的程度，垂死的黑洞便會反彈，演化成白洞。羅維利在接受太空網採訪時說：「我們在偶然間發現了這個事實，黑洞在蒸發過程的末尾變身為白洞。」
據信，黑洞由大質量黑洞發生猛烈的超新星爆炸後形成。超新星將恆星遺骸壓縮進密度無限大的點，被稱之為「黑洞心臟奇點」。根據羅維利團隊此前的估計，一個質量與太陽相當的黑洞需要耗費相當於當前宇宙年齡1千萬億倍的時間，才能演化成白洞。
不過，上世紀六七十年代的研究表明黑洞可能在大爆炸後1秒內生成，原因就在於熾熱且迅速膨脹的新生宇宙的密度隨機波動。羅維利及其同事指出，這些波動導致某些物質積聚的宇宙角落發生塌陷，從而形成黑洞。這些原始黑洞會在宇宙「有生之年」死亡並形成白洞。
藝術概念圖，銀河系的暗物質藍色光暈
與黑洞一樣，即使直徑很小的白洞，質量也是相當巨大。一個比沙粒還小的黑洞質量超過月球。羅維利和論文合著者、西班牙巴斯克大學的弗朗西斯卡·維多託認為，這些微小白洞可能構成了暗物質。
暗物質據信佔宇宙物質總量的5/6，但科學家並不知道它們的構成。顧名思義，暗物質不可見，不放射、反射任何光線，甚至還會阻擋光線。因此，暗物質只能通過觀測其對正常物質——例如構成恆星和星系的物質——的引力影響進行追蹤。暗物質的本質是科學界最大的謎團之一。
對太陽鄰近恆星移動進行的觀測表明，暗物質的局部密度約為1%太陽質量/每立方秒差距（相當於34.7立方光年）。根據科學家的計算，如果用白洞填補這一密度，每2400立方英裡（約合1萬立方公裡）需要一個尺寸不及質子，質量只有大約百萬分之一克的微型白洞。羅維利表示微型白洞的質量相當於一根0.5英寸（約合1.27釐米）長的頭髮。
白洞藝術概念圖
微型白洞不會放射任何輻射，由於尺寸遠不及光線波長，白洞也不可見。羅維利說如果一個質子碰巧撞擊白洞，白洞會把它彈開。「它們並不像黑洞一樣吞噬物質。」如果一個黑洞遭遇一個白洞，結果將是一個更大的黑洞。
羅維利和維多託進一步提出，白洞的奇異並不僅限於不可見、微小和年代異常悠久，宇宙中的一些白洞可能在大爆炸之前就已存在。未來的研究將探索這些白洞如何在前一個宇宙形成，以幫助解釋當前的宇宙時間為何只能向前移動，而不能倒流。
4月11日，羅維利和維多託在線公布了他們的研究發現。他們的論文遞交了引力研究基金會的年度引力論文比賽。
（對了，封面圖是《神秘博士》的壁紙，你們應該發現了吧：））
戳視頻，看白洞到底擁有什麼力量，可以穿越時空？
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來源：https://www.space.com
翻譯：牛樹軍
責編：Velvet