科学家通过探测引力创造了历史本周第二次波浪,在接收到从空间中传出的微小振动后14亿年前的碰撞。
但这似乎还不够棒,物理学家现在认为我们可能同时意外地发现了同样巨大的东西......。
暗物质估计约占26%可观测宇宙中的质量和能量。但是,尽管我们可以探测到这种神秘物质所施加的引力,但它似乎并没有发出我们可以接收到的任何形式的光或辐射——因此出现了“黑暗”。
但我们是不是第一次发现了它的证据?分析之后激光干涉仪引力波天文台 (LIGO) 于 2015 年 12 月 26 日接收到的信号 - 以及本周向公众公布- 来自美国的一组研究人员提出了假设,这对- 或双黑洞 - 实际上可能是暗物质。
约翰·霍普金斯大学的研究人员表示:“我们认为 LIGO 检测到的黑洞双星可能是暗物质的特征。”写在物理评论快报。
这个想法可能听起来有点遥远,但他们并不是第一个提出这个建议的人。就在上个月,一NASA科学家发表论文这表明太初黑洞——宇宙诞生后不到一秒内出现的黑洞——实际上可能是我们在周围宇宙中可以感知但看不到的“暗物质”。
几十年来,科学家们一直认为暗物质一定是某种神秘的物质。高质量粒子或轴子我们能感觉到但看不见,隐藏在宇宙中。
但近年来,我们在探测神秘粒子方面取得了很大进步,特别是得益于大型强子对撞机的进步,但一次又一次的实验却没有发现这些假设的暗物质粒子的迹象。
相反,科学家们现在开始回顾早期宇宙中质量的不均匀分布——这一直被认为是暗物质粒子的结果——并考虑它可能是由原始黑洞引起的可能性。
“这些研究提供了越来越敏感的结果,慢慢缩小了暗物质粒子可以隐藏的参数范围,”上个月论文的首席研究员亚历山大·卡什林斯基 (Alexander Kashlinsky) 说道。 “未能找到它们,让人们重新燃起了研究原始黑洞——在宇宙最初几分之一秒内形成的黑洞——如何发挥暗物质作用的兴趣。”
到目前为止,研究表明太初黑洞可以很好地适应暗物质。但 LIGO 与这一切有什么关系呢?
嗯,黑洞的质量是用我们太阳的倍数来测量的,并且从检测到后,研究人员计算出合并的两个黑洞质量分别为 36 和 29 个太阳质量。
那太大了——事实上大到不符合我们对常规的理解恒星黑洞,当恒星坍缩时形成。但它们也不够大,无法满足对星系中心超大质量黑洞大小的预测。
不过,它们确实符合对原始黑洞的预期,这让研究人员考虑了一种可能性,即这些早期黑洞就是 LIGO 探测到的相互撞击的黑洞。有趣的是,测量的黑洞也与暗物质的质量预测相匹配——提供了非常初步的证据,表明原始黑洞可能是暗物质的候选者。
原始黑洞与恒星黑洞不同,不仅因为它们的年龄,还因为它们是由宇宙诞生期间大块气体的塌缩形成的。它们的存在实际上从未得到证实,但从我们所知的一切来看,它们可以解释我们所认为的暗物质的影响。
约翰霍普金斯大学的研究小组更进一步,现在根据它们的大小和形状计算了这些原始黑洞形成双星对并最终碰撞的频率。他们的结果表明,LIGO 发现的情况很可能确实是一次原始黑洞合并。
说太初黑洞是暗物质的说法仍然有些过分,但证据正在慢慢增加,未来的引力波观测对于发现更多信息至关重要。
“我们并不是说这是暗物质,”一位研究人员说,马克·卡米翁科斯基。 “我们不会拿房子做赌注。这是一个合理性论证。”
但他确实补充说,这个想法“有很大的潜力”。
“[这个想法]引力波的发现可能与暗物质有关”让天体物理学界兴奋不已,研究人员之一 Ely D. Kovetz 补充道。
我们目前仍持怀疑态度,因为科学家们已经发现了一种暗物质。今年“虚惊一场”,很快揭穿了- 我们似乎在消除候选暗物质方面比在证实它们方面做得更好。但这绝对是我们在未来几个月内密切关注的假设。
图片来源:S. Ossokine 和 A. Buonanno,马克斯·普朗克引力物理研究所和模拟极限时空 (SXS) 项目。马克斯·普朗克引力物理研究所 T. Dietrich 和 R. Haas 的科学可视化。