部分暗物质由原始黑洞构成?

张梦然

2019年09月24日09:01  来源:科技日报
 
原标题:部分暗物质由原始黑洞构成?

包括欧核中心(CERN)科学家在内的一个国际团队,借助超级计算机聚焦大爆炸后瞬间诞生的原始黑洞,再现了光子与氢之间的交互。他们分析后发现,宇宙网是一个由气体和暗物质“丝线”构成的网络,“触角”遍及宇宙每一个角落。研究论文刊登在最近的《物理评论快报》上,有望为人们揭示暗物质的本质。

理论认为,大爆炸后不到一秒钟内,宇宙可能诞生了大量原始黑洞。2016年激光干涉引力波天文台(LIGO)直接观测到引力波后,欧核中心科学家阿尔维瑟·拉卡内里就表示:“原始黑洞仍是假设中存在的天体。”

但近年,对原始黑洞的研究开始提上日程,因为它被视为解释暗物质构成的重要候选者,而原始黑洞无论存在或被彻底排除,都将为人类提供有关原始宇宙物理学的重要信息。

此次,来自意大利国际高等研究院(SISSA)、意大利国家核物理研究院(ICTP)和欧核中心的科学家,将目光投向莱曼α森林——宇宙“丝线”中的氢与光子之间的交互。他们借助“尤利西斯”超级计算机进行模拟,在分析了极端遥远类星体放射的光线与宇宙网之间的交互后,又将模拟结果与凯克望远镜观测到的交互进行比较。从而锁定了原始黑洞的部分特征及影响。

研究主要作者里卡多·穆尔吉亚表示,他们测试了一种假设,即暗物质由在原始宇宙形成的非恒星塌陷黑洞构成。

简单来说,他们利用电脑模拟了中性氢在亚星系范围的分布。进一步比照,确定了原始黑洞的质量和丰度极限,进而确定是否正是它们构成了暗物质。

现阶段,研究结果并不支持所有暗物质都由一种特定类型的原始黑洞(质量是太阳的50倍)构成,但并没有完全排除原始黑洞构成少部分暗物质的可能性。

总编辑圈点

关于暗物质的很多想法,听起来都古怪而疯狂。比如霍金就曾提出过,暗物质可能是直径非常小的原始黑洞。原始黑洞是宇宙早期膨胀的产物,比起恒星塌陷形成的黑洞更加袖珍。这么多年来,也有不少研究试图找到原始黑洞和暗物质的联系,但结论都是否定式的。暗物质,这占宇宙全部物质总质量85%的神秘物质,至今未曾对人类现出真身。人们只知道,它在那。但它是什么,它如何与其他粒子发生作用,它在标准物理模型中到底扮演什么角色,全部都是谜。

(责编:郭扬、吴楠)

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