一段時間以來,物理學家一直在尋找原始的黑洞,可能在早期宇宙中形成並引發一系列宇宙惡作劇的奇異物體。
來自加州大學洛杉磯分校和日本科維理宇宙物理與數學研究所的物理學家正在使用一台 8.2 公尺寬(即 27 英尺)的巨型望遠鏡尋找這些物體的跡象; 發現它們甚至可能表明我們的宇宙在它還很小的時候就正在孕育嬰兒宇宙。
他們希望看到的不會像窺視另類現實那樣令人震驚。 但如果他們的新模型是正確的,並且他們有足夠的耐心,他們可能會找到一個原始的黑洞(PBH)漂浮在我們和附近的星系之間。
發現這樣一個物體有可能填補我們對一系列現象的知識空白,從本質上講暗物質重元素在整個空間的分佈。
更誘人的是,它也可能是一個線索,說明我們自己的宇宙是否只是在宇宙膨脹期間誕生的多元宇宙分支譜系中的眾多分支之一——儘管對於後一點仍然存在大量爭論。
原始黑洞與恆星塌縮形成的普通黑洞有許多共同點。 例如,它們都是物質的高度集中,將周圍的時空壓縮成一個奇點。
奇點本身就是奇怪的物體,由空間扭曲物理學的點組成。廣義相對論滿足更精細的量子力學指標。 不幸的是,這兩個主要理論在現實的某些關鍵細節上並不一致,因此沒有人確切地確定奇點是什麼。
甚至周圍時空的扭曲也會擾亂我們的直覺,讓我們有空間推測每個黑洞是一個完全獨立的宇宙的臍帶。
這並不像聽起來那麼牽強。 有有很多充分的理由當一個翻滾的觀察者穿過事件視界時要思考什麼? 一條不歸路? 空間和時間與像我們這樣不斷膨脹的宇宙變得難以區分。
這意味著每當一顆恆星坍縮形成奇點時,我們的宇宙就成為一個母體。 馬澤爾托夫!
PBH 的不同之處在於,它們可能是在我們的宇宙大約一歲左右時產生的,那時輻射占主導地位(除此之外)。
如果在任何一個區域受到足夠的推力,集中的光海可能會從邊緣傾斜成一個奇點。 而且由於條件已經極端,所需的質量將遠低於即使是最小的恆星黑洞所需的質量。
原始黑洞是非常有趣的想法,但迫切需要確鑿的證據。 不幸的是,較小的洞早已在一陣風中蒸發了。霍金輻射。 任何足夠大的東西我們現在肯定已經注意到了。
但研究人員尚未排除一些可能性。
在這個新模型中,研究小組回歸了一種理論,即真空中的量子效應可能會產生某種真空泡,從而為崩潰提供種子。
他們的數學表明,在快速膨脹時期的這些條件可以合理地產生各種質量的原始黑洞。 有趣的是,其中一些符合我們對暗物質的預期。
這是一個古老的想法踢了一會,以至於它作為候選人看起來越來越不可能。 如果這些微小黑洞的群體確實表現得像暗物質,那麼它可能只能解釋其中的比例。
更令人懷疑的是,該團隊想要用來搜尋這些物體的方法之前也曾被嘗試過。
去年,研究人員使用 Subaru 望遠鏡的 Hyper Suprime-Cam 在 7 個小時的時間內收集了我們鄰近星系仙女座的近 200 張快照,只是為了看看是否有一個質量與我們月球相當的 PBH 漂浮過。
除了一個“也許”,實驗並沒有發現任何過於令人興奮的東西。
但對於這個新模型,研究人員認為我們是否應該再等一會兒? 例如88小時左右? 這次我們可能會很幸運。 或至少排除他們的預測。
識別出如此大小的原始黑洞將為宇宙學家提供一個有助於解釋一系列令人困惑的問題的物體。 它不僅有助於我們了解暗物質及其與中子星的碰撞可能會解釋 快速電波暴。
我們可能已經看到這些輕質量黑洞之間的碰撞,這是一個特徵重力波事件具有中子星合併的所有特徵,沒有閃光燈。
至於這些古老的黑洞是否真的容納了我們宇宙的嬰兒,我們需要一些相當革命性的物理學來證實。 但這種情況下產生的黑洞正是我們所尋找的。
祈禱 Hyper Suprime-Cam 可能會為家庭相簿。
這項研究發表於物理評論快報。