科學家透過探測引力創造了歷史本週第二次波浪,在接收到從空間中傳出的微小振動後14億年前的碰撞。
但這似乎還不夠棒,物理學家現在認為我們可能同時意外地發現了同樣巨大的東西...。
暗物質估計約佔26%可觀測宇宙中的質量和能量。但是,儘管我們可以探測到這種神秘物質所施加的引力,但它似乎並沒有發出我們可以接收到的任何形式的光或輻射——因此出現了「黑暗」。
但我們是不是第一次發現了它的證據?分析之後雷射干涉儀重力波天文台 (LIGO) 於 2015 年 12 月 26 日接收到的訊號 - 以及本周向公眾公佈- 來自美國的一組研究人員提出了假設,這對- 或雙黑洞 - 實際上可能是暗物質。
約翰霍普金斯大學的研究人員表示:“我們認為 LIGO 檢測到的黑洞雙星可能是暗物質的特徵。”寫在物理評論快報。
這個想法可能聽起來有點遙遠,但他們並不是第一個提出這個建議的人。就在上個月,一NASA科學家發表論文這表明太初黑洞——宇宙誕生後不到一秒鐘內出現的黑洞——實際上可能是我們在周圍宇宙中可以感知但看不到的「暗物質」。
幾十年來,科學家一直認為暗物質一定是某種神祕的物質。高品質粒子或軸子我們能感覺到但看不見,隱藏在宇宙中。
但近年來,我們在探測神秘粒子方面取得了很大進步,特別是得益於大型強子對撞機的進步,但一次又一次的實驗卻沒有發現這些假設的暗物質粒子的跡象。
相反,科學家現在開始回顧早期宇宙中質量的不均勻分佈——這一直被認為是暗物質粒子的結果——並考慮它可能是由原始黑洞引起的可能性。
「這些研究提供了越來越敏感的結果,慢慢縮小了暗物質粒子可以隱藏的參數範圍,」上個月論文的首席研究員亞歷山大‧卡什林斯基 (Alexander Kashlinsky) 說道。 “未能找到它們,讓人們重新燃起了研究原始黑洞——在宇宙最初幾分之一秒內形成的黑洞——如何發揮暗物質作用的興趣。”
到目前為止,研究顯示太初黑洞可以很好地適應暗物質。但 LIGO 與這一切有什麼關係呢?
嗯,黑洞的質量是用我們太陽的倍數來測量的,並且從檢測到後,研究人員計算出合併的兩個黑洞質量分別為 36 和 29 個太陽質量。
那太大了——事實上大到不符合我們對常規的理解恆星黑洞,當恆星坍縮時形成。但它們也不夠大,無法滿足星系中心超大質量黑洞大小的預測。
不過,它們確實符合對原始黑洞的預期,這讓研究人員考慮了一種可能性,即這些早期黑洞就是 LIGO 所偵測到的相互撞擊的黑洞。而且,有趣的是,測量的黑洞也與暗物質的質量預測相符——提供了非常初步的證據,表明原始黑洞可能是暗物質的候選者。
原始黑洞與恆星黑洞不同,不僅因為它們的年齡,還因為它們是由宇宙誕生期間大塊氣體的塌縮形成的。它們的存在實際上從未得到證實,但從我們所知的一切來看,它們可以解釋我們所認為的暗物質的影響。
約翰霍普金斯大學的研究小組更進一步,現在根據它們的大小和形狀計算了這些原始黑洞形成雙星對並最終碰撞的頻率。他們的結果表明,LIGO 發現的情況很可能確實是一次原始黑洞合併。
說太初黑洞是暗物質的說法仍然有些過分,但證據正在慢慢增加,未來的重力波觀測對於發現更多資訊至關重要。
“我們並不是說這是暗物質,”一位研究人員說,馬克‧卡米翁科斯基。 “我們不會拿房子做賭注。這是一個合理性論證。”
但他確實補充說,這個想法“有很大的潛力」。
「重力波的發現可能與暗物質有關」讓天文物理學界興奮不已,研究人員之一 Ely D. Kovetz 補充道。
我們目前仍持懷疑態度,因為科學家已經發現了一種暗物質。今年“虛驚一場”,很快揭穿了- 我們似乎在消除暗物質候選者方面比在證實它們方面要好得多。但這絕對是我們在未來幾個月密切關注的假設。
圖片來源:S. Ossokine 和 A. Buonanno,馬克斯普朗克重力物理研究所和模擬極限時空 (SXS) 計畫。馬克斯普朗克引力物理研究所 T. Dietrich 和 R. Haas 的科學視覺化。