暗物质可能是由伪真空气泡成核时在初期产生的微小黑洞构成的,伪真空气泡在无限短暂的宇宙急剧膨胀期间产生了质量小于月球质量的婴儿宇宙。

如果是这样,一组科学家认为,这可以解决关于宇宙的一些令人困惑的难题,包括暗物质、引力波源以及对仙女座星系所做的奇怪观测。

实际上,我们在宇宙中看到的那种由电子,中子,质子和其他粒子组成的物质实际上很少。那里的大部分物质是由我们看不到的东西构成的;它实际上不发光,所以我们称其为暗物质。例如,我们知道星系在星团中旋转和移动的方式而存在。也有很多证据表明暗物质的存在。

几十年来,天文学家几乎消除了我们所知道的一切可能是暗物质。“也许”列表上只剩下很少的东西,但是它包含了诸如轴子之类的奇异的亚原子粒子,以及黑洞。

是的,黑洞。我们倾向于认为这些天体的质量至少是太阳的质量的三倍(当大质量恒星爆炸时形成),在星系中心,中心黑洞质量超过我们本地恒星数十亿倍。我们知道暗物质不可能是这类黑洞,因为它们的引力影响着靠近它们的光,从而弯曲其路径。要计算出我们认为存在的暗物质的数量, 就需要有这么多我们现在已经注意到的黑洞。

正常的黑洞,即(就像它们中的任何一个都是“正常的”)。事实证明,还有另一种可能。它们是理论上的,质量要小得多。实际上,有些黑洞的质量可能不如月球。一个质量很小的黑洞,宽只有0.2毫米!这大概跟人类头发的粗细一般大。

从未见过这样的黑洞,但从理论上讲它们是在宇宙的一开始就创建的。它们仅在宇宙还不到几分之一秒时产生的巨大压力条件形成,而此刻整个宇宙中的所有物质和能量都在一个小于一粒沙粒的体积内。因为它们在宇宙初始时形成,所以被称为原始黑洞。

另一种方法是通过所谓的伪真空。这个概念相当复杂,但是想法是,任何带有能量的物体都倾向于降低其能量。这就是为什么加热时物体会冷却,或者放开时会掉到地上的原因。宇宙本身具有能量,我们倾向于认为空间的真空处于它可能处于的最低能量状态。但是量子力学假设它可能处于较低的能量状态,即真正的真空状态,而我们现在所生活的空间属于伪真空。

如果今天宇宙的一部分崩溃到真正的真空状态,那气泡将增长并最终吞噬宇宙。这不是一个理想的睡前故事,但是如果您想了解更多,您可以阅读天体物理学家凯蒂·麦克(Katie Mack)在《宇宙杂志》上写了一篇有关它的文章。

但是,如果在宇宙还不到一秒钟的时间里发生了这样的事情,那么宇宙的膨胀将超过这种真正的真空泡沫的增长,它们将无法跟上并摧毁一切。有一个非常短暂的时期,称为膨胀,当时宇宙以极快的速度膨胀,比光速还快,并且在此期间是否形成了真正的真空气泡(持续了10^-32秒,时间很短),它们会从我们自己的宇宙中分支出来,而不是摧毁它。

从这样的泡沫内部,您会看到一个全新的宇宙诞生。我们自己可能以这种方式形成。但是从这样的气泡外面,您会看到大量的物质被压缩成一个很小的体积:一个黑洞。

在这项新研究中,作者调查了在早期宇宙条件下的情况。将会创建一系列质量各不相同的黑洞,大部分都是很小的。

但是可能的迷你黑洞有很多可能性。例如,作者发现,如果这些原始黑洞的质量从大约一个小行星的质量上升到大约一个月球的质量(非常大约100万亿至10^22千克),那么这些物体的总质量将等于宇宙中所有暗物质。

我们可以检测到它们吗?正如我所说,黑洞会使光线弯曲,黑洞在我们与更遥远的恒星之间通过会影响星光,并以可测量的方式放大它,我们称这种引力透镜。已经看到许多透镜事件,通常是遥远的恒星在另一颗恒星前通过,或者整个星系的光线在穿过庞大的星系团时都发生了扭曲。但是,从原始黑洞中什么也看不到。

…… 也许。在对附近的仙女座星系进行的一次专门调查中,发现了一个奇怪的微透镜事件,寻找看起来与透镜一致的方式增亮的恒星。他们只找到了一个候选者,这与原始的黑洞一致。在该研究中,进行观测的天文学家利用这一事件排除了可能构成暗物质的各种可能的原始黑洞。但是,这项新研究的作者说,他们的结果仍然与此相符,使得暗物质至少部分由这些原始小黑洞组成。

它们还表明,一些更大的原始黑洞有可能为我们今天在星系中看到的超大质量黑洞提供"种子质量"——启动包,而更大的黑洞则从微小的黑洞中生长。他们甚至认为,可以通过这种方式制造恒星质量的黑洞,其质量是太阳质量的几到几十倍,而不一定是大质量恒星的超新星事件。他们认为这些可能是我们在LIGO看到的事件中看到的碰撞和产生引力波的黑洞。

好的,就在那里。确实很多,但是还有一个更大的问题:这是正确的吗?

这完全是理论上的,从我们现在所知道的,到让实际的小黑洞渗透到整个宇宙,并在整个宇宙创造神秘物质,还有很多步骤要走。对我个人而言,这是难以接受的。我总是对解决大量问题的事情持谨慎态度;我们通常发现,一种新型的物体或事件解释了我们看到的一些谜题,而不是全部。像万能钥匙一样的东西应该受到更多的怀疑。

我始终对解决大量问题的一种事物保持警惕。我们通常会发现一种新型的对象或事件可以解释一些我们看到的难题,而不是全部,像万能钥匙一样东西值得更多质疑。

因此,我将留给专家来支持或反驳这个想法。但无论哪种方式,它都很有趣。我喜欢看到人们玩思想,在科学,特别是高度理论科学,这是一个好主意,公布这些想法,以便其他科学家可以评论他们。"聪明"并不意味着"正确",但它可能有助于约束其他想法,或激发观察来检验假设。

大多数想法被证明是错误的,但是提出和测试它们的过程有助于促进科学发展和理解这两种方式。想一想就好玩了。这也是我们做科学的一大原因。

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