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黑洞制造指南宇宙大爆炸有没有留下原初黑洞

放大字体  缩小字体 2021-08-11 11:46:08 来源:新浪科技综合
黑洞制造指南宇宙大爆炸有没有留下原初黑洞

  新浪科技讯 北京时间8月11日消息,2016年,LIGO(激光干涉引力波天文台)团队宣布首次发现来自数十亿前两个黑洞碰撞释放出的引力波,让全世界既惊讶又欣喜。

  这一发现除了带来一阵欣喜(和一些诺贝尔奖)之外,还有一个奇怪的小惊喜。这两个碰撞的黑洞的质量十分古怪,古怪的程度足以打开一个令人着迷的可能性:被LIGO听到碰撞的这两个黑洞,可能形成于宇宙诞生不到一秒的时间之内。

  黑洞制造指南

  我们已经知道现代宇宙中的黑洞是如何形成的。从一颗恒星开始,这颗恒星越变越大,至少八倍太阳质量的恒星才能变成黑洞。接着,你等待恒星耗尽其所有可用的氢,这个过程也就需要那么几千万年的时间而已,没什么大不了的。

  等到生命的尽头,这颗恒星会在能量灾难——超新星爆发——中走向自我毁灭。在爆炸的火焰中,核心密度可以达到足够强烈的状态,以至于任何东西都无法抵抗那向内的引力。因此,在恒星的大部分物质向外爆发的同时,一小部分的恒星会向内坍缩,最终走向湮灭,变成一个黑洞。

  恒星越大,形成的黑洞也越大,这就是使得LIGO的观测结果尤其有趣。这两个碰撞的黑洞的质量分别是30倍太阳质量和35倍太阳质量。要得到如此巨大的黑洞,你要么有一颗真正巨大的恒星——其质量超过100倍太阳质量,要么你需要许多更小的黑洞合并才能得到如此大的黑洞。

  不过,在宇宙刚刚诞生那会,这两种情况似乎都不太可能发生。宇宙中压根不存在这么大的恒星(至少,目前是这样的),而且黑洞合并也不常见。

  因此:这些黑洞可能有着不同的起源。

  黑暗中的探索

  充满原初黑洞的宇宙会是什么样子?这是一个成本昂贵的问题,但我们如果想要检验原初黑洞的理论的话,就先得回答这个问题。

  一方面,黑洞可能会随机地与其他物体碰撞,通过引力吸引其他物体,并造成混乱。质量为千克量级的黑洞,如果撞击地球的话,也足以引发地震。一个沉默的黑洞可能会拉开双星系统中的两颗恒星,或破坏整个矮星系,一个撞击了中子星的黑洞可能会引发可怕的爆炸,甚至假设中的第九行星也可能是一个大小不及网球的黑洞。

  在潜在的可探测性方面,有一个好处是,黑洞并非完全是100%的黑。它们也可能会通过所谓的“霍金辐射”的量子力学过程发出微弱的光。大的黑洞几乎不发光。和太阳同等质量的黑洞每年辐射出一个光子,大概需要10^60年才会失去所有质量。不过,较小质量的黑洞消失的时间也会更短,并在这个过程中释放出能量。

  爆炸的黑洞可能会扰乱早期宇宙,改变元素的丰度或宇宙微波背景的外观,或者,它们也可能是我们在天空中看到一些伽马射线爆发的原因。

  可惜尽管我们付出了种种努力,我们仍无法在我们如今看到宇宙中解释原初黑洞的存在。对于每一个可能的观测途径,原初黑洞都会造成非常多的混乱,我们不可能避开这些混乱。

  换句话说,尽管我们仍然很难解释LIGO目睹到的两个合并黑洞的质量,但如果你希望宇宙中存在这些原初黑洞,那么我们理应有其他的办法去检测到它们。(匀琳)

原标题:黑洞制造指南宇宙大爆炸有没有留下原初黑洞

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