迈阿密大学的研究者利用激光干涉引力波天文台发现了一个质量小于太阳的黑洞信号,这可能是大爆炸后瞬间形成的原初黑洞,有望揭开暗物质之谜。

通常情况下,黑洞是恒星死亡坍缩的产物。它们的质量巨大,通常是太阳的数倍乃至数十亿倍。然而,迈阿密大学的天体物理学家 Alberto Magaraggia 和 Nico Cappelluti 近期的一项发现打破了这一常规认知。利用分布在华盛顿州和路易斯安那州的激光干涉引力波天文台,即著名的 LIGO,他们捕捉到了一个极不寻常的信号。

这个编号为 S251112cm 的引力波信号源自两个天体的碰撞。令科学家感到兴奋的是,其中一个天体的质量居然小于一个太阳质量。由于恒星坍缩形成的黑洞不可能这么小,这指向了一个在大众视野之外存在已久的天文学理论,也就是原初黑洞。

原初黑洞被认为是宇宙诞生后不到1秒的时间内,由极其致密的亚原子物质直接形成的。它们不需要恒星作为前身,因此体型可以非常微小,甚至有的只有小行星那么大。长期以来,原初黑洞一直停留在理论层面,但 ScienceAlert 的相关报道指出,近年的证据正让它们变得越来越真实。

为了验证这一发现,Alberto Magaraggia 和 Nico Cappelluti 进行了精密计算,推算了宇宙中原初黑洞可能存在的频率,以及它们被探测器捕捉到的概率。计算结果与 LIGO 自2015年开始运行以来的观测数据高度契合。研究人员表示,这种小质量黑洞在宇宙中确实非常罕见,这与目前观察到的低频次现象完全一致。

寻找原初黑洞的意义远不止于证实一种新型天体。它还可能是解开暗物质谜团的关键。天体物理学家认为,宇宙中85%的质量是由看不见的暗物质构成的,正是它们维持了星系的结构。专家推测,原初黑洞可能占据了暗物质的绝大部分份额。如果能识别并绘制出这些黑洞的分布图,我们对宇宙运行规律的理解将发生质的飞跃。

尽管目前的证据已经非常有力,但科学界仍需谨慎。要得出最终结论,研究人员还需要捕捉到更多类似的引力波信号,找到更多“铁证”。随着 LIGO 的持续升级,以及欧洲空间局计划在2035年发射的激光干涉空间天线,也就是 LISA 任务的上线,人类探测这些宇宙“隐形人”的能力将大幅提升。正如 Nico Cappelluti 所言,目前还不能百分之百确定,但我们已经掌握了这些黑洞真实存在的重要线索。

本文译自 sciencealert,由 BALI 编辑发布。