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暗物质可能是原始黑洞?
2024-11-15 23:41:15 *
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作者 主題: 暗物质可能是原始黑洞?  (閱讀 3417 次)
peter
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文章: 49265



« 於: 2016-05-26 17:06:30 »

http://www.cnbeta.com/articles/504799.htm
暗物质是构成宇宙很大一部分的神秘物质成分。尽管知之甚少,但科学家们目前倾向于认为它是一种大质量的奇异粒子组成的物质,但关于这一点,我们还没有任何确凿的证据能够予以证明。还有另外一种观点,认为暗物质实际上是在宇宙诞生初期就产生的黑洞组成的,也就是所谓的原初黑洞。




斯皮策空间望远镜拍摄的大熊座天区红外波段图像。最近,有科学家认为暗物质有可能是由宇宙早期的黑洞组成的,这一理论似乎与红外波段以及X射线波段的宇宙学观测结果相吻合,并且能够解释黑洞合并时的一系列现象


在屏蔽所有已知的恒星,星系以及其他任何已知物质之后,对图像进行增强,我们便看到了一些不规则的斑块。这就是所谓宇宙红外背景(CIB),其中颜色较浅的区域代表更为明亮的区域



综合起来考虑,最初一批恒星产生的红外波段辐射以及物质朝着黑洞下降过程中产生的X射线辐射将能够解释钱德拉与斯皮策空间望远镜所观测到的CIB以及CXB斑块不均一信号

而现在,美国宇航局的科学家们开展的一项研究表明,后一种观点似乎与红外波段以及X射线波段的宇宙学观测结果相吻合,并且能够解释黑洞合并时的一系列现象。

美国宇航局戈达德空间飞行中心的天体物理学家亚历山大·卡林斯基(Alexander Kashlinsky)表示:“这项研究的主要目的是将目前存在的各类观点和实际观测数据相互验证,看看两者之间是否吻合。结果我们发现这一理论与观测的吻合度惊人的好。”他说:“如果这一理论最终被证明是正确的,那么所有的星系,包括银河系在内,实际上可能都是镶嵌在一个巨大的黑洞球体包围之中,每一个黑洞的质量都相当于大约30倍太阳质量左右。”

在2005年,卡林斯基率领一个天文学家小组,利用美国宇航局的斯皮策空间望远镜对一个天区的红外波段背景进行了观测。他们报告称在这一红外背景中观测到一些亮度异常的斑块,他们认为这有可能是130亿年前宇宙诞生初期最早的一批恒星发出的光芒。后续观测确认,在天空的其他区域同样能够观测到“宇宙红外背景”(CIB)中类似的隐藏结构。

大约8年后,另一项研究致力于对美国宇航局钱德拉X射线望远镜的所谓“宇宙X射线背景”(CXB)数据进行分析,并将这一结果与同一天区的CIB红外波段数据进行对比。

研究组发现最初一批恒星发出的主要是可见光和紫外光,由于宇宙膨胀,这些光线的波长被拉长,从而变成了红外光,因此应该不会在X射线波段背景中产生重要的影响。

然而,低能X射线波段中显示的异常斑块特征与红外波段背景中显示的斑块特征几乎完全相同,而唯一在能级跨度上能够涵盖整个波长范围的已知天体就只有黑洞。

因此,研究组得到结论认为,早期宇宙中应当存在着大量原初黑洞,它们贡献了宇宙红外背景中至少1/5的红外辐射源。

目前美国宇航局正在对这一问题进行研究,作为阿尔法磁谱仪(AMS)和费米伽马射线空间望远镜的研究对象之一。

卡林斯基表示:“这些研究正在得到越来越高的灵敏度,逐渐缩小暗物质粒子参数的各项不确定性。”他说:“搜寻暗物质的不成功让我们对暗物质的本质可能就是原初黑洞的猜想产生了愈发浓厚的兴趣。”

物理学家们此前总结出了几条理论,能够解释高温且处于迅速膨胀状态中的早期宇宙如何能够 在宇宙大爆炸之后的数千分之一秒内产生原初黑洞。而相关理论也显示,宇宙的年龄越老,那么能够形成的黑洞质量就能越大。但由于能够产生这类黑洞的窗口期持 续时间非常短暂——只有大爆炸之后最初的一瞬间——远远不到一秒钟的时间——因此科学家们认为原初黑洞的质量应该都差不多大,它们相互之间的质量差异会很 小。

去年9月14日,一对13亿光年外的黑洞合并过程所产生的引力波信号被设在美国的“激光干涉引力波天文台”(LIGO)观测到。这一事件标志着人类首次直接探测到引力波信号。

这一信号也让LIGO的科学家们得以据此计算出这两个黑洞中单个黑洞成员的质量——结果显示分别为29倍和36倍太阳质量,误差约为±4倍太阳质量。研究人员们认为这样的黑洞质量实际上大的有些让他们意外,并且两者间的差值也出乎意料地小。卡林斯基表示:“取决于起作用的何种机制,原初黑洞的性质可以与LIGO所探测到的这两个黑洞非常相似。”他说:“如果我们假定事实的确如此,也就是LIGO捕捉到了发生在早期宇宙中两个黑洞的合并信号,那么我们就可以观察,这件事将会对我们有关宇宙最终如何演化的认识产生什么样的影响。”

在今年5月24日发表的一篇最新论文中,卡林斯基分析了如果假定暗物质的本质实际上就是类似LIGO所探测到的那类黑洞的话,事情将会如何发展。

黑洞的存在扭曲了早期宇宙中的质量分布,这一结果产生的微小震荡在数亿年之后,当最初一批恒星开始形成时产生了显著的影响。

在宇宙诞生之后的最初5亿年内,所谓的“常规物质”的温度仍然太高,因而难以聚集形成最早的恒星。

暗物质则不同,它们不会受到高温的影响,因为它基本上只与引力发生作用,与其他因素之间几乎不产生任何影响。于是,在相互间的引力作用下,暗物质最先开始聚集,并形成所谓的“超小晕”(minihaloes)结构。这种质量团块提供了一种引力“种子”,让后来的常规物质得以被吸引并附着其上——大量的高温气体开始在引力作用下向着这些超小晕结构聚集,随着温度的下降,这些逐渐聚拢的常规物质发生进一步凝聚和塌缩,第一批的恒星就此诞生了。

卡林斯基的工作表明,如果黑洞的确是组成暗物质的重要成分,那么这一过程的发生将会迅速的多,并进而产生在斯皮策望远镜探测到的CIB数据中的那种斑块不均一性特点,即便只有很小一部分的“超小晕”结构最终能够产生恒星,情况也是一样。

随着空间中的气体物质向“超小晕”聚集,组成这些“超小晕”的黑洞自然而然的将会吞噬掉其中的一部分气体物质。

而物质朝着黑洞盘旋下降的过程将会产生加热并释放X射线。综合起来考虑,最初一批恒星产生的红外波段辐射以及物质朝着黑洞下降过程中产生的X射线辐射将能够解释钱德拉与斯皮策空间望远镜所观测到的CIB以及CXB斑块不均一信号。

偶然的,有些原初黑洞可能会相互运动到比较接近的位置上,从而互相吸引并成为一个相互绕转的双黑洞系统。这样一个系统将会不断释放引力波信号,在此过程中丢失轨道动能并不断相互接近,最终,两者将会发生合并成为一个质量更大的黑洞,就像LIGO在去年所探测到的那样。

卡林斯基表示:“未来LIGO的后续观测工作将告诉我们更多有关宇宙中黑洞数量的信息。相信在不久之后,我们就将能够了解到,关于黑洞与暗物质关系的理论是否是正确的
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« 回覆文章 #1 於: 2016-05-27 23:05:13 »



黑洞組成暗物質?星系都處於黑洞之中
http://chinese.gmw.cn/tech/2016-05/27/content_20297785.htm

就目前的主流宇宙理論認爲:宇宙中的大部分物質都爲暗物質,而暗物質是什麽科學家對此所知甚少,近來科學家提出了壹個匪夷所思的觀點:暗物質是由宇宙誕生之初的黑洞組成,他們聲稱:這樣就能夠很好地解釋宇宙的黑洞合並現象。
據英國《每日郵報》報道,暗物質是構成宇宙很大壹部分的神秘物質成分。盡管知之甚少,但科學家們目前傾向於認爲它是壹種大質量的奇異粒子組成的物質,但關於這壹點,我們還沒有任何確鑿的證據能夠予以證明。還有另外壹種觀點,認爲暗物質實際上是在宇宙誕生初期就産生的黑洞組成的,也就是所謂的原初黑洞。而現在,美國宇航局的科學家們開展的壹項研究表明,後壹種觀點似乎與紅外波段以及X射線波段的宇宙學觀測結果相吻合,並且能夠解釋黑洞合並時的壹系列現象。

  美國宇航局戈達德空間飛行中心的天體物理學家亞曆山大·卡林斯基(Alexander Kashlinsky)表示:“這項研究的主要目的是將目前存在的各類觀點和實際觀測數據相互驗證,看看兩者之間是否吻合。結果我們發現這壹理論與觀測的吻合度驚人的好。”他說:“如果這壹理論最終被證明是正確的,那麽所有的星系,包括銀河系在內,實際上可能都是鑲嵌在壹個巨大的黑洞球體包圍之中,每壹個黑洞的質量都相當於大約30倍太陽質量左右。”

  在2005年,卡林斯基率領壹個天文學家小組,利用美國宇航局的斯皮策空間望遠鏡對壹個天區的紅外波段背景進行了觀測。他們報告稱在這壹紅外背景中觀測到壹些亮度異常的斑塊,他們認爲這有可能是130億年前宇宙誕生初期最早的壹批恒星發出的光芒。後續觀測確認,在天空的其他區域同樣能夠觀測到“宇宙紅外背景”(CIB)中類似的隱藏結構

大約8年後,另壹項研究致力於對美國宇航局錢德拉X射線望遠鏡的所謂“宇宙X射線背景”(CXB)數據進行分析,並將這壹結果與同壹天區的CIB紅外波段數據進行對比。研究組發現最初壹批恒星發出的主要是可見光和紫外光,由於宇宙膨脹,這些光線的波長被拉長,從而變成了紅外光,因此應該不會在X射線波段背景中産生重要的影響。然而,低能X射線波段中顯示的異常斑塊特征與紅外波段背景中顯示的斑塊特征幾乎完全相同,而唯壹在能級跨度上能夠涵蓋整個波長範圍的已知天體就只有黑洞。因此,研究組得到結論認爲,早期宇宙中應當存在著大量原初黑洞,它們貢獻了宇宙紅外背景中至少1/5的紅外輻射源。

  目前美國宇航局正在對這壹問題進行研究,作爲阿爾法磁譜儀(AMS)和費米伽馬射線空間望遠鏡的研究對象之壹。卡林斯基表示:“這些研究正在得到越來越高的靈敏度,逐漸縮小暗物質粒子參數的各項不確定性。”他說:“搜尋暗物質的不成功讓我們對暗物質的本質可能就是原初黑洞的猜想産生了愈發濃厚的興趣。”

  物理學家們此前總結出了幾條理論,能夠解釋高溫且處於迅速膨脹狀態中的早期宇宙如何能夠在宇宙大爆炸之後的數千分之壹秒內産生原初黑洞。而相關理論也顯示,宇宙的年齡越老,那麽能夠形成的黑洞質量就能越大。但由於能夠産生這類黑洞的窗口期持續時間非常短暫——只有大爆炸之後最初的壹瞬間——遠遠不到壹秒鍾的時間——因此科學家們認爲原初黑洞的質量應該都差不多大,它們相互之間的質量差異會很小。


去年9月14日,壹對13億光年外的黑洞合並過程所産生的引力波信號被設在美國的“激光幹涉引力波天文臺”(LIGO)觀測到。這壹事件標志著人類首次直接探測到引力波信號。這壹信號也讓LIGO的科學家們得以據此計算出這兩個黑洞中單個黑洞成員的質量——結果顯示分別爲29倍和36倍太陽質量,誤差約爲±4倍太陽質量。研究人員們認爲這樣的黑洞質量實際上大的有些讓他們意外,並且兩者間的差值也出乎意料地小。卡林斯基表示:“取決於起作用的何種機制,原初黑洞的性質可以與LIGO所探測到的這兩個黑洞非常相似。”他說:“如果我們假定事實的確如此,也就是LIGO捕捉到了發生在早期宇宙中兩個黑洞的合並信號,那麽我們就可以觀察,這件事將會對我們有關宇宙最終如何演化的認識産生什麽樣的影響。”

  在今年5月24日發表的壹篇最新論文中,卡林斯基分析了如果假定暗物質的本質實際上就是類似LIGO所探測到的那類黑洞的話,事情將會如何發展。黑洞的存在扭曲了早期宇宙中的質量分布,這壹結果産生的微小震蕩在數億年之後,當最初壹批恒星開始形成時産生了顯著的影響。在宇宙誕生之後的最初5億年內,所謂的“常規物質”的溫度仍然太高,因而難以聚集形成最早的恒星。

  暗物質則不同,它們不會受到高溫的影響,因爲它基本上只與引力發生作用,與其他因素之間幾乎不産生任何影響。於是,在相互間的引力作用下,暗物質最先開始聚集,並形成所謂的“超小暈”(minihaloes)結構。這種質量團塊提供了壹種引力“種子”,讓後來的常規物質得以被吸引並附著其上——大量的高溫氣體開始在引力作用下向著這些超小暈結構聚集,隨著溫度的下降,這些逐漸聚攏的常規物質發生進壹步凝聚和塌縮,第壹批的恒星就此誕生了。
卡林斯基的工作表明,如果黑洞的確是組成暗物質的重要成分,那麽這壹過程的發生將會迅速的多,並進而産生在斯皮策望遠鏡探測到的CIB數據中的那種斑塊不均壹性特點,即便只有很小壹部分的“超小暈”結構最終能夠産生恒星,情況也是壹樣。隨著空間中的氣體物質向“超小暈”聚集,組成這些“超小暈”的黑洞自然而然的將會吞噬掉其中的壹部分氣體物質。而物質朝著黑洞盤旋下降的過程將會産生加熱並釋放X射線。綜合起來考慮,最初壹批恒星産生的紅外波段輻射以及物質朝著黑洞下降過程中産生的X射線輻射將能夠解釋錢德拉與斯皮策空間望遠鏡所觀測到的CIB以及CXB斑塊不均壹信號。

  偶然的,有些原初黑洞可能會相互運動到比較接近的位置上,從而互相吸引並成爲壹個相互繞轉的雙黑洞系統。這樣壹個系統將會不斷釋放引力波信號,在此過程中丟失軌道動能並不斷相互接近,最終,兩者將會發生合並成爲壹個質量更大的黑洞,就像LIGO在去年所探測到的那樣。

  卡林斯基表示:“未來LIGO的後續觀測工作將告訴我們更多有關宇宙中黑洞數量的信息。相信在不久之後,我們就將能夠了解到,關於黑洞與暗物質關系的理論是否是正確的。”

  是否是原初黑洞組成了暗物質呢?科學家雖然有了此中的推想,也能借此解釋黑洞的問題,但是,目前還找不到相關的證據去證明,壹切要等待科技的進壹步發展,


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LIGO
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« 回覆文章 #2 於: 2019-08-11 21:50:43 »

https://www.cnbeta.com/articles/science/877245.htm
https://kknews.cc/science/99lbyy5.html

暗物質可能在大爆炸之前就已經存在
暗物质可能比大爆炸更古老
儘管暗物質目前為止尚未被直接探測到,但已經有大量證據表明其大量存在於宇宙中,例如:宇宙大尺度結構的形成、宇宙微波背景輻射、星系團觀測等等,因此暗物質的觀念可以說已經深入人心,已經得到了廣泛的認同,因此科學家在不遺餘力地尋找暗物質的存在時也在探尋該神秘物質的起源

原文網址:https://kknews.cc/science/99lbyy5.html

https://interestingengineering.com/new-study-reveals-dark-matter-may-have-predated-the-big-bang

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« 回覆文章 #3 於: 2021-08-25 20:22:15 »

从未被记录过的重力波可能是由暗物质或原初黑洞产生的  https://www.cnbeta.com/articles/science/1170699.htm
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