一段时间以来,物理学家一直在寻找原始的,可能在早期宇宙中形成并引发一系列宇宙恶作剧的奇异物体。
来自加州大学洛杉矶分校和日本科维理宇宙物理与数学研究所的物理学家正在使用一台 8.2 米宽(即 27 英尺)的巨型望远镜寻找这些物体的迹象; 发现它们甚至可能表明我们的宇宙在它还很小的时候就正在孕育婴儿宇宙。
他们希望看到的不会像窥视另类现实那样令人震惊。 但如果他们的新模型是正确的,并且他们有足够的耐心,他们可能会找到一个原始的(PBH)漂浮在我们和附近的星系之间。
发现这样一个物体有可能填补我们对一系列现象的知识空白,从本质上讲重元素在整个空间的分布。
更诱人的是,它也可能是一个线索,说明我们自己的宇宙是否只是在宇宙膨胀期间诞生的多元宇宙分支谱系中的众多分支之一——尽管对于后一点仍然存在大量争论。
原始黑洞与恒星塌缩形成的普通黑洞有很多共同点。 例如,它们都是物质的高度集中,将周围的时空压缩成一个奇点。
奇点本身就是奇怪的物体,由空间扭曲物理学的点组成。满足更精细的量子力学指标。 不幸的是,这两个主要理论在现实的某些关键细节上并不一致,因此没有人确切地确定奇点是什么。
甚至周围时空的扭曲也会扰乱我们的直觉,让我们有空间推测每个黑洞是一个完全独立的宇宙的脐带。
这并不像听起来那么牵强。 有有很多充分的理由想象一下,一旦翻滚的观察者穿过事件视界(一条不归线),空间和时间就变得与像我们这样不断膨胀的宇宙无法区分。
这意味着每当一颗恒星坍缩形成奇点时,我们的宇宙就成为一个母体。 马泽尔托夫!
PBH 的不同之处在于,它们可能是在我们的宇宙大约一岁左右时产生的,那时辐射占主导地位(除此之外)。
如果在任何一个区域受到足够的推力,集中的光海都可能会从边缘倾斜成一个奇点。 而且由于条件已经很极端,所需的质量将远远低于即使是最小的恒星黑洞所需的质量。
原始黑洞是非常有趣的想法,但迫切需要确凿的证据。 不幸的是,较小的洞早已在一阵风中蒸发了。。 任何足够大的东西我们现在肯定已经注意到了。
但研究人员尚未排除一些可能性。
在这个新模型中,研究小组回归了一种理论,即真空中的量子效应可能会产生某种真空泡,从而为崩溃提供种子。
他们的数学表明,在快速膨胀时期的这些条件可以合理地产生各种质量的原始黑洞。 有趣的是,其中一些符合我们对暗物质的预期。
这是一个古老的想法踢了一会,以至于它作为候选人看起来越来越不可能。 如果这些微小黑洞的群体确实表现得像暗物质,那么它可能只能解释其中的比例。
更让人怀疑的是,该团队想要用来搜索这些物体的方法之前也曾被尝试过。
去年,研究人员使用 Subaru 望远镜的 Hyper Suprime-Cam 在 7 个小时的时间里收集了我们邻近星系仙女座的近 200 张快照,只是为了看看是否有一个质量与我们月球相当的 PBH 漂浮过。
除了一个“也许”,实验并没有发现任何过于令人兴奋的东西。
但对于这个新模型,研究人员认为,如果我们再等一会儿——比如大约 88 小时——这次我们可能会很幸运。 或者至少排除他们的预测。
识别出如此大小的原始黑洞将为宇宙学家提供一个有助于解释一系列令人困惑的问题的物体。 它不仅有助于我们了解暗物质及其与中子星的碰撞可能会解释 。
我们可能已经看到这些轻质量黑洞之间的碰撞,这是一个特征引力波事件具有中子星合并的所有特征,没有闪光灯。
至于这些古老的黑洞是否真的容纳了我们宇宙的婴儿,我们需要一些相当革命性的物理学来证实。 但这种情况下产生的黑洞正是我们所寻找的。
祈祷 Hyper Suprime-Cam 可能会为家庭相册。
这项研究发表于物理评论快报。