大爆炸后立即形成的原初黑洞,既是暗物质也是超大质量黑洞增长来源

超大质量黑洞如何形成?什么是暗物质?根据一个早期宇宙新模型,一组天文学家团队认为霍金是对的,他们提出这两个宇宙奥秘都可用大爆炸后立即形成的“原初黑洞”解释。

超大质量黑洞位于大多数星系中心,理论认为它们一开始都是恒星塌缩形成的小小恒星黑洞,靠着缓慢吸积才逐渐长成这种惊人尺寸。然而,随着望远镜在早期宇宙探测到越来越多迅速增长的超大质量黑洞,比如2017年底,天文学家发现位于类星体ULAS J1342 0928中心、距离地球约131亿光年的超大质量黑洞,质量高达太阳质量8亿倍;或者说,它在大爆炸后不到6.9亿年内吃了8亿颗太阳。

似乎难以想象这种光景?于是吸积理论逐渐无法解释,毕竟早期宇宙应该还没有那么多恒星可走到生命最后塌缩阶段,更没有那么多物质可以养出超大质量黑洞,这也说明超大质量黑洞模型尚需修改,或者早期宇宙的超大质量黑洞另有其他形成途径。天文学家已针对后者提出一些理论,比如大量气体云直接经历重力塌缩、迅速吞食周边物质成为质量巨兽后倏然停止增长,或者起源自暗物质晕。

最近,迈阿密大学、耶鲁大学与欧洲太空总局的科学家们,再次提出自宇宙诞生初期就存在黑洞,而这些黑洞本身可能就是迄今都无法解释的暗物质。

原初黑洞(primordial black hole)是种假想黑洞类型,由已故理论物理学家斯蒂芬霍金和他的学生Bernard Carr于1974年提出,他们认为这种黑洞并非经由大质量恒星引力坍缩形成,而是起源于大爆炸后不久暴涨时期的超高密度物质中。

研究人员表示,如果大多数黑洞在大爆炸后立即形成,它们可能在早期宇宙便开始整合,随着时间推移形成越来越大的黑洞,且原始黑洞会呈现出完全相同的辐射特征,ESA未来的LISA重力波天文台可能会接收到这些黑洞整合之信号。

即将在今年圣诞节升空的詹姆斯‧韦伯太空望远镜是一个回顾130亿年前宇宙的时光机器,将进一步揭开这个谜团。

(首图来源:pixabay)