暗物質(zhì)證據(jù)：宇宙原始黑洞產(chǎn)生神秘震動(dòng)波
[導(dǎo)讀]紐約大學(xué)的研究人員模擬了早期宇宙中出現(xiàn)的太初黑洞穿過恒星時(shí)所發(fā)生的表面漣漪現(xiàn)象，間接研究暗物質(zhì)存在的證據(jù)。
騰訊科技訊（Everett/ 編譯）據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，紐約大學(xué)的研究人員通過模擬早期宇宙中太初黑洞在穿過一顆恒星時(shí)，所產(chǎn)生的各種時(shí)空效應(yīng)，從而對(duì)暗物質(zhì)的組成進(jìn)行理論上的假設(shè)。圖 2中形象地顯示了當(dāng)一個(gè)太初黑洞在穿過一顆恒星核心區(qū)域的過程中，所產(chǎn)生的振動(dòng)波的情形。不同的顏色的區(qū)域?qū)?yīng)太初黑洞的密度分布以及其所產(chǎn)生振動(dòng)效應(yīng)的強(qiáng)弱程度。在銀河系中大約存在著千億顆恒星，如此大的樣本前提下，科學(xué)家認(rèn)為可觀察到相當(dāng)數(shù)量的該現(xiàn)象。相關(guān)的研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在本月初的《物理評(píng)論快報(bào)》期刊上。
黑洞被認(rèn)為是宇宙中最神秘的天體之一
研究人員模擬太初黑洞穿過恒星中央核結(jié)構(gòu)的示意圖
這項(xiàng)新的研究是通過觀察發(fā)生于恒星表面的波狀漣漪，來間接發(fā)現(xiàn)驚人難以捉摸的暗物質(zhì)存在證據(jù)。根據(jù)參與該項(xiàng)研究的科學(xué)家稱：當(dāng)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭性O(shè)定一個(gè)太初黑洞穿過一顆恒星的中央核結(jié)構(gòu)時(shí)，其所產(chǎn)生的振動(dòng)就可以反映出關(guān)于暗物質(zhì)的信息。這些振動(dòng)不僅攜帶了暗物質(zhì)的信息，同時(shí)也會(huì)在恒星表面上發(fā)生漣漪效應(yīng)，觀察發(fā)生于恒星表面的異常活動(dòng)正式本項(xiàng)研究的關(guān)鍵之處。暗物質(zhì)對(duì)于宇宙學(xué)家而言，被認(rèn)為是構(gòu)成了宇宙中超過80%的物質(zhì)，而且至今在天體物理學(xué)界從未直接探測(cè)到暗物質(zhì)的存在。
我們對(duì)暗物質(zhì)進(jìn)行研究，這個(gè)過程中所得出的任何結(jié)果都使我們對(duì)宇宙早期物質(zhì)的了解產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在尋找暗物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)歷程中，宇宙學(xué)家認(rèn)為：我們目前所看到的宇宙，即能被人類通過各種手段觀測(cè)到物質(zhì)，比如星系、恒星、星團(tuán)等等僅僅是宇宙中總物質(zhì)含量的4%，其也被科學(xué)家稱為“宇宙中正常的物質(zhì)”，而剩下的即是所謂的“不正常亦或不尋常的物質(zhì)”，這些奇怪的物質(zhì)就是與宇宙暗能量和暗物質(zhì)存在重大關(guān)系。
雖然暗物質(zhì)被認(rèn)為是宇宙的主宰，在一定程度上說，其是統(tǒng)治著整個(gè)宇宙，我們所能看見的宇宙中的物質(zhì)僅僅是滄海一粟。但是，探測(cè)暗物質(zhì)并不是通過正常的觀測(cè)手段，由于暗物質(zhì)不與電磁力發(fā)生相互作用，所以用傳統(tǒng)的電磁波天文觀測(cè)無法發(fā)現(xiàn)其存在，只能間接地通過引力效應(yīng)來推斷其存在。研究人員認(rèn)為：這項(xiàng)新的研究可以幫助科學(xué)家更好地了解暗物質(zhì)到底是什么，我們已經(jīng)知道其統(tǒng)治著宇宙，卻還不知道它到底是什么。
科學(xué)家通過模擬在早期宇宙中出現(xiàn)的太初黑洞穿過一顆恒星時(shí)，研究這個(gè)過程終究會(huì)發(fā)生什么情況。太初黑洞在宇宙學(xué)中被認(rèn)為存在于大爆炸發(fā)生后密度較高的時(shí)期，也就是處于宇宙加速膨脹的早期階段。我們目前知道，今天的宇宙誕生于137億年之前的一次大爆炸。因此，暗物質(zhì)是如何產(chǎn)生的，以及在宇宙演化過程中哪個(gè)階段出現(xiàn)的，都是科學(xué)家需要了解的問題。參與本次實(shí)驗(yàn)的研究人員認(rèn)為：對(duì)于實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)結(jié)果還有待于進(jìn)一步的觀察，這些奇怪的宇宙結(jié)構(gòu)可能是暗物質(zhì)的來源之一。
由于太初黑洞比目前宇宙恐怖的黑洞要小很多，其體積甚至比原子核還要小，因此不會(huì)將整個(gè)恒星吞噬掉，自然也不會(huì)把光也掩沒了。與此相反，由于太初黑洞體積太小，與恒星發(fā)生碰撞等接觸時(shí)，會(huì)導(dǎo)致恒星表面上出現(xiàn)明顯的振動(dòng)現(xiàn)象。然而，暗物質(zhì)與恒星發(fā)生接觸是一種怎樣的場(chǎng)景呢？美國(guó)紐約大學(xué)研究人員邁克爾科斯登（Michael Kesden）認(rèn)為：你可以想象一個(gè)巨大的水球，然后嘗試著將其戳出一個(gè)小洞，這時(shí)候里面流出的水形成的波狀流動(dòng)就類似于恒星表面出現(xiàn)的情況。邁克爾科斯登同時(shí)也是該研究論文的主要作者。
通過觀察恒星表面出現(xiàn)異常運(yùn)動(dòng)，我們就可以弄清楚在恒星內(nèi)部正在發(fā)生著什么情況。同理，如果一個(gè)太初黑洞穿過一顆恒星中央核結(jié)構(gòu)，我們就可以通過觀察其表面的振動(dòng)來了解恒星內(nèi)部的相互作用。現(xiàn)在，對(duì)于本次研究的科學(xué)家而言，可能僅僅只是一個(gè)時(shí)間的問題。研究人員模擬一個(gè)太初黑洞具有多大體積，才可以使得其與恒星發(fā)生接觸時(shí)造成恒星表面出現(xiàn)明顯振動(dòng)波紋。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)質(zhì)量達(dá)到一個(gè)典型的小行星水平時(shí)，才可符合這個(gè)要求。如果僅僅是一個(gè)真正意義上的太初黑洞，科學(xué)家認(rèn)為能夠在一些離散分布的點(diǎn)上發(fā)現(xiàn)異常情況。
研究人員邁克爾科斯登同時(shí)也指出：我們現(xiàn)在已經(jīng)知道太初黑洞可以在恒星表面產(chǎn)生可檢測(cè)到的振動(dòng)現(xiàn)象，我們現(xiàn)在嘗試著觀察在比太陽更大的恒星上會(huì)出現(xiàn)何種情況。僅僅是銀河系中的恒星就有一千億顆的數(shù)量級(jí)，在這么大的基礎(chǔ)樣本前提下，如果我們知道銀河系中哪兒會(huì)發(fā)生這類現(xiàn)象，每年估計(jì)可以看到一萬個(gè)左右此類的事件。
