2014年11月23日晚,夏威夷的莫納克亞山(Mauna Kea)上的一臺強大的望遠鏡試圖發現一個黑洞在太空中飛行的神秘運動。在望遠鏡觀測到宇宙的七個小時裡,它可能捕捉到一顆,因為一個大約地球大小的結構使我們最近的銀河系鄰居仙女座的一顆恆星黯然失色,距離地球大約250萬光年。在當晚拍攝的188張相對平淡的星系圖像中,發現了候選黑洞事件成了最耀眼的事件。
」當沿著視線右移時,光線會繞著黑洞彎曲。「加州大學洛杉磯分校和卡夫利宇宙物理與數學研究所的天體物理學家亞歷山大·庫森科(Alexander Kusenko)在視頻通話中說,」不僅光線指向你,而且這些光還會向你彎曲繞行。這使星星瞬間顯得更亮,這是有點違反直覺。「
庫森科(Kusenko)是最近一篇討論這一事件的論文的主要作者,該論文發表在10月份的《物理評論快報》上。研究表明,在宇宙的暗物質之間,可以用原始的黑洞來解釋——假設這個經典宇宙特徵的嬌小和非常古老的版本,這些宇宙特徵在2019年才首次直接成像。所有的黑洞,無論其大小,都是天體,它們會施加巨大的引力,甚至沒有光也無法從它們逃脫。
一種想法是,在宇宙剛開始的時候,令人難以置信的密集膨脹宇宙中的微小密度波動就足以從星前等離子體中產生黑洞,特別是如果重粒子通過某種未知力與之相互作用時。(通常情況下,已知的黑洞通常是由坍塌的恆星形成的。)
庫森科在談到宇宙的初始密度時說:"如果你拿一勺原始等離子體,它幾乎是一個黑洞。稍微擠壓它一下,光就無法逃脫。"
根據愛因斯坦的引力理論,在黑洞中的觀察者,對他們來說黑洞是不斷膨脹的,而在黑洞事件視界以外的觀察者則來說,黑洞是保持一個靜態尺寸。這個想法可能會在我們自己的腦海中產生「嬰兒宇宙」的概念,但請記住,原始的黑洞暫時只是理論上的。
這是庫森科團隊最關心的問題:證明原始黑洞的存在。如果要解釋宇宙暗物質的某些數量,原始黑洞數量就必須眾多——神秘暗物質佔宇宙的27%,但暗物質太維修小而無法探測到,正如暗物質的對應物一樣, 太小而無法探測到。
庫森科和他的同事(十月份的論文來自UCLA和Kavli IPMU的研究人員)正在使用Hyper Suprime-Cam為黑洞候選者鑄造一個廣域的網(該鏡頭連接到莫納基亞斯巴魯望遠鏡近30英尺的鏡筒上)。該相機每隔幾分鐘就能對整個仙女座星系進行成像。由於2014年,在長達7小時的宇宙之旅中,一個原始黑洞的候選者被挑選出來,庫森科希望未來的觀測結果能夠收集到更多資料。
在所有數據中都很難找到2014年的觀察結果。該團隊縮小了超過15,000顆候選恆星的目錄,以檢查光線扭曲,並在這個過程中發現了近50個"冒名頂替者"事件,由明亮的恆星等引起;一個冒名頂替者甚至是由一顆路過的小行星造成的。但是,經過大量的恆星排序後,一個候選者似乎真的是原始黑洞。
如果發現更多候選事件,該團隊關於許多微型黑洞的理論將有更多的出路,這些理論能完好解釋許多星系中測得的超引力(正是這種超引力使科學家們回想了20世紀70年代暗物質的存在。 )。放眼來看,已知的最小黑洞位於5個太陽質量的範圍內(即太陽大小的五倍),而最近的候選黑洞僅僅是我們星球的大小。
如果聽起來很難相信一個地球大小的黑洞,更不用說相信還有比這更小的黑洞。去年,物理學家建議用一個保齡球大小的黑洞,來解釋我們太陽系中一個被稱為「九號行星」的假想物體。
庫森科(Kusenko)的小組於2020年底在莫納克亞(Mauna Kea)進行了另一輪觀測,現在他們必須做艱苦的工作來篩選數據。我們可以在今年晚些時候知道他們是否發現了任何潛在的黑洞,我們祈禱著好消息的到來。