宇宙大爆炸後形成的原始黑洞，或許就是由暗物質構成

2020-08-28 科學之美

看更多大美宇宙科學博科園

原始黑洞(PBH)是在宇宙大爆炸後形成的天體，被許多研究人員認為是解釋暗物質本質的主要候選者之一，尤其是在2016年處女座和LIGO探測器直接觀測到引力波之後。現在發表在《物理評論快報》上這項研究的主要作者裡卡多·穆爾賈(Riccardo Murgia)說：我們已經測試了一種場景，其中暗物質由原始宇宙中形成的非恆星黑洞組成。這項研究是與SISSA-國際高級研究學院和INFN-Istituto Nazionale di Fisica Nucleare的Giulio Scelfo和Matteo Viel以及CERN的Alvise Raccanelli一起進行。

歐洲核子研究中心（CERN）的Raccanelli說：原始黑洞目前仍然是假設的天體，但它們是在原始宇宙的一些模型中所設想。最初由史蒂芬·霍金於1971年提出，近年來它們又重新成為解釋暗物質的可能候選者。人們相信暗物質約佔宇宙中所有物質的80%，所以即使只解釋其中的一小部分也是一項重大成就。尋找原始黑洞存在的證據，或排除它們的存在，也為我們提供了關於原始宇宙物理學的相當相關的信息。

宇宙森林和宇宙網

在這項研究中，科學家們專注於原始黑洞的豐度，這些原始黑洞質量是太陽的50倍。簡而言之，研究人員試圖通過分析極遠類星體發出的光與宇宙網的相互作用，更好地描述與它們存在相關的幾個參數(特別是質量和豐度)，宇宙網是由存在於整個宇宙中的氣體和暗物質組成的長絲網絡。在這種密集的編織中，學者們專注於所謂的萊曼-阿爾法森林，即光子與宇宙長絲中氫的相互作用，這種相互作用呈現出與暗物質基本性質密切相關的特徵。

使用SISSA和ICTP尤利西斯超級計算機進行的模擬已經能夠再現光子和氫之間的相互作用。這些模型已經與夏威夷凱克望遠鏡探測到的真實相互作用進行了比較。研究人員隨後能夠追蹤原始黑洞的幾種性質，以了解它們存在的影響。用計算機模擬了亞星系尺度上中性氫的分布，以遠距離源光譜中吸收線的形式表現出來。將模擬結果與觀察到的數據進行比較，有可能確定原始黑洞的質量和豐度界限，並確定這些候選者是否構成暗物質以及在何種程度上構成暗物質。

這項研究的結果似乎不利於這樣一種情況，即所有的暗物質都是由某種類型的原始黑洞(質量大於太陽50倍的黑洞)組成，但它們並沒有完全排除它們可能構成它的一小部分。研究開發了一種新方法，可以輕鬆有效地探索標準宇宙學模型的替代方案，根據該方案，暗物質將由弱相互作用的大質量粒子(WIMP)組成。這些結果對於構建新的理論模型和發展關於暗物質本質的新假設非常重要，為追蹤理解宇宙最大奧秘之一的複雜路徑提供了更精確指示。

博科園｜研究/來自：國際高等研究學院（SISSA）

參考期刊《物理評論快報》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.071102

博科園｜科學、科技、科研、科普

交流、探討、學習、科學圈

請下載我們手機軟體：博科園

相關焦點

  • 暗物質是如何產生的?或是由宇宙爆炸後的小型原始黑洞產生!
    對於暗物質的研究研究人員始終沒有形成一個統一的標準，而最新的一種解釋稱或許是大爆炸產生的小型黑洞形成的。暗物質一直我們想要探尋的外太空物質，是存在於宇宙當中的一種神秘物質，它們本身沒有光線，但是它可以存在相當大的引力足以把它周圍的一切物質吸入囊中。
  • 暗物質由大爆炸的微型黑洞組成?
    暗物質是宇宙中神秘的「額外質量」，它不會發出光，諸多特性一無所知，有可能是由宇宙大爆炸產生的原始黑洞構成嗎？這些迷微型黑洞可以感謝希格斯玻色子的誕生——至少根據一種新理論。3月23日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)雜誌上的這一理論認為，這些原始黑洞是由在大強子對撞機(LHC)中發現的神秘的「上帝」粒子——希格斯玻色子(Higgs boson)產生的。暗物質是什麼？沒有人真正知道，但一種可能性是由大爆炸的微型黑洞組成。
  • 暗物質是由大爆炸的微型黑洞組成?
    暗物質是宇宙中神秘的「額外質量」，它不會發出光，諸多特性一無所知，有可能是由宇宙大爆炸產生的原始黑洞構成嗎？這些迷微型黑洞可以感謝希格斯玻色子的誕生——至少根據一種新理論。3月23日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)雜誌上的這一理論認為，這些原始黑洞是由在大強子對撞機(LHC)中發現的神秘的「上帝」粒子——希格斯玻色子(Higgs boson)產生的。暗物質是什麼？沒有人真正知道，但一種可能性是由大爆炸的微型黑洞組成。
  • 神秘的宇宙森林:原始黑洞或能揭示暗物質本質!
    科學家進行了一項新研究，將目光聚焦可能在大爆炸後瞬間誕生的原始黑洞。他們分析了這些極端遙遠類星體放射的光線與宇宙網之間的交互。宇宙網是一個由氣體和暗物質「絲線」構成的網絡，遍布宇宙的每一個角落。研究發現原始黑洞或能揭示暗物質的本質。
  • 原始黑洞可能是暗物質?
    此外，當LIGO啟動並立即開始聽到這類物體相互融合的信號時，天體物理學家就意識到，一定還有更多的黑洞潛伏在那裡，也許遠遠超過他們的想像。這些奇怪黑洞的發現給一個舊觀點注入了新的活力，近年來，這種觀點已經逐漸邊緣化。我們知道，垂死的恆星可以產生黑洞，但黑洞或許也能在宇宙大爆炸中誕生。這些「原始」黑洞可能隱藏了起來，並構成了暗物質。
  • 暗物質或源於原始黑洞:後者誕生於大爆炸後的「嬰兒宇宙...
    其中一個項目就是研究可能在恆星和星系誕生之前的宇宙早期就已經形成的黑洞。 這些原始黑洞(PBHs)可以解釋全部或部分暗物質，負責一些觀測到的引力波信號，並為我們星系和其他星系的中心發現的超大質量黑洞播下種子。
  • 暗物質由迷你黑洞組成?
    暗物質是什麼？很多個人、國家以及國際機構對此都有深入研究，或合乎情理或匪夷所思的解釋時有冒出，但終究還是沒有一個真正令人信服的解釋來說明它到底是什麼。不過，最近一種較為新穎的解釋引發廣泛關注：暗物質是由大爆炸誕生原始迷你黑洞組成。
  • 原始黑洞是否可能是暗物質？
    這些奇怪黑洞的發現給一個舊觀點注入了新的活力，近年來，這種觀點已經逐漸邊緣化。我們知道，垂死的恆星可以產生黑洞，但黑洞或許也能在宇宙大爆炸中誕生。這些「原始」黑洞可能隱藏了起來，並構成了暗物質。「如果他的結果是正確的——看起來他做的是相當仔細的計算——那就將給我們的計算畫上休止符，」阿里-海蒙德說，「這將意味著它們實際上可能就是所有的暗物質。」他在後續的論文中也繼續對原始黑洞的觀點展開研究。
  • 從「小宇宙」中尋找原始黑洞和暗物質—論文—科學網
    大爆炸後不久，許多小宇宙以黑洞的形式從我們的宇宙中分離出來。（圖片來源：Kavli IPMU） 這一系列研究由東京大學科維理宇宙物理學與數學研究所（Kavli IPMU）的多名成員合作完成，近日，該機構在官網刊文介紹了相關研究始末。 暗物質被視為宇宙的主要組成，人們觀測到的引力波信號、在銀河系或其他星系中心發現的超大黑洞或許都源於暗物質。而在原始恆星和星系誕生前，早期宇宙中就有黑洞形成，這些原始黑洞很可能是暗物質的重要構成。
  • 暗物質是由迷你原始黑洞組成?科學家是這樣解釋的
    暗物質是一種我們看不見的物質，目前人類還沒有真正在宇宙中找到暗物質，但科學家相信，暗物質是一定存在的。那暗物質是如何形成的？有科學家認為，暗物質是由宇宙大爆炸誕生的原始迷你黑洞組成。目前，依據最新研究理論表示，這些微型迷你黑洞的誕生可能與希格斯玻格色子有關。
  • 宇宙膨脹過程中形成的「小宇宙」,可能孕育最原始的黑洞
    大爆炸後不久，許多「小宇宙」以黑洞的形式從宇宙中分離。圖片來源：Kavli IPMU本報訊 2020年諾貝爾物理學獎頒給了3位對黑洞研究有重要貢獻的科學家。這之後不久，新的關於黑洞的研究登上了《物理評論快報》，科學家發現，宇宙膨脹過程中形成的「小宇宙」，很可能孕育了最原始的黑洞。這一系列研究由日本東京大學科維理宇宙物理學與數學研究所（Kavli IPMU）的多名成員合作完成，近日，該機構在官網刊文介紹了相關研究始末。暗物質被視為宇宙的主要組成，人們觀測到的引力波信號、在銀河系或其他星系中心發現的超大黑洞或許都源於暗物質。
  • 宇宙大爆炸後,最初期形成的黑洞還是恆星?
    在宇宙大爆炸後最初的數億年間，恆星、星系還未形成，氣體和暗物質呈瀰漫狀分布，弱電磁波四射，當時的宇宙是名副其實的黑暗宇宙。不過，黑暗之中並非什麼都沒有發生，而只是尚未被人類觀測到。因此，這個時期其實可被稱為宇宙演化史中尚不明了的黑暗部分。藉助下一代大口徑天文望遠鏡，人類有望觀測到更遙遠的宇宙，並可能直達宇宙的黑暗時代。
  • 這項研究大部分反駁了暗物質與原始黑洞的關係!
    我們知道，暗物質是物理學家為解釋一種特別神秘的現象而起的名字，宇宙中所有的物體都在運動、軌道和旋轉，但是好像它們的質量比我們所能探測到的還要大，因此科學家懷疑存在一種目前無法探測的物質。對暗物質的解釋從被稱為中微子的幽靈粒子到未知粒子，再到新的物理定律，無所不包。
  • 物理學家認為大爆炸中的黑洞可能是暗物質
    此外，一旦LIGO開啟，並立即開始聽到這些類型的天體相互合併，天體物理學家意識到，那裡潛伏的黑洞肯定比他們想像的要多，也許更多。這些奇特的標本的發現使新的想法煥發出了新的生機，這是近幾年被貶低的邊緣。我們知道垂死的恆星會產生黑洞。但是也許在「大爆炸」本身期間也產生了黑洞。這種「原始」黑洞的隱藏種群可能會構成暗物質。畢竟，儘管進行了數十年的搜索，但沒有暗物質粒子顯示出來。
  • 暗物質是由來自另一個宇宙的微小黑洞製造的嗎?
    暗物質可能是由偽真空氣泡成核時在初期產生的微小黑洞構成的，偽真空氣泡在無限短暫的宇宙急劇膨脹期間產生了質量小於月球質量的嬰兒宇宙。如果是這樣，一組科學家認為，這可以解決關於宇宙的一些令人困惑的難題，包括暗物質、引力波源以及對仙女座星系所做的奇怪觀測。實際上，我們在宇宙中看到的那種由電子，中子，質子和其他粒子組成的物質實際上很少。
  • 研究人員認為暗物質可能由原始黑洞組成
    來自卡夫利宇宙物理與數學研究所的研究人員一直在對可能形成於早期宇宙的黑洞進行研究，這些所謂的原始黑洞被認為是在恆星和星系誕生之前形成的。原始黑洞可能是全部或部分暗物質形成的原因，也是我們銀河系中心和其他地方發現的一些觀測到的引力波信號和超大質量黑洞的成因。
  • 物理學家認為大爆炸中的黑洞可能是暗物質
    我們知道垂死的恆星會產生黑洞。但是也許在「大爆炸」本身期間也產生了黑洞。這種「原始」黑洞的隱藏種群可能會構成暗物質。畢竟，儘管進行了數十年的搜索，但沒有暗物質粒子顯示出來。如果我們真正需要的成分——黑洞——一直在我們的鼻子底下呢？
  • 大量原始的原初黑洞充斥在宇宙中,也許是暗物質的主要組成部分
    黑洞也許並不是都是像銀河系中心的超大質量黑洞那樣的龐然大物，達到了400萬個太陽質量。新的研究表明，我們的宇宙中可能充滿了古老的小黑洞。 這些來自宇宙誕生之初的微型黑洞，即原初黑洞（PBH）。研究人員提出它們是暗物質的一種潛在可能性，暗物質是一種看不見的物質，會在整個宇宙空間內施加引力。
  • 宇宙大爆炸理論和弦理論能解釋形成與構成宇宙的物質是哪裡來的嗎
    關於構成宇宙的物質到底是從哪裡來的這個問題一直是是困擾無數科學家們，賢者，智者們的一個千古難題，雖然都有一些解釋但是離真相還有很大的一段距離，那麼本文在這裡就簡單的來講講當下比較有建樹的理論他們對物質的探索都面臨著怎樣的一些問題。
  • 趣探索;宇宙由什麼構成、物質及暗物質由什麼構成?
    一，宇宙由什麼構成？宇宙由約5%的普通物質，27%的暗物質及佔68%的暗能量構成普通物質佔5%，暗物質佔27%，暗能量佔68%。二，物質由什麼構成？第三種說法：物質無限可分，最終由「空構成」在每一個夸克的內部都有另外一個宇宙。第四種說法：世界是虛擬的，物質也是虛擬的，物質由像素點構成（數字構成）你住在真實宇宙的概率接近於0。