宇宙大爆炸遗留下来的微小黑洞可能是主要的暗物质嫌疑人 - {$web_name} 这或许是暗物质的缘由

一幅插图显示了一团微小的原始黑洞，这或许是暗物质的缘由。（图片来源：uux.cn/Robert Lea（与Canva共同创作））
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Robert Lea）：当原始黑洞被怀疑为暗物质时，它们的不在场证明或许会分崩离析。在宇宙诞生几秒钟后形成的微小黑洞或许比预期的存活时间更长，这再次引发了人们的自我疗愈快报怀疑，即原始黑洞或许是宇宙中最神秘的物质暗物质的缘由。
暗物质当下是物理学中最紧迫的难题之一。这是由于，尽管暗物质估计占宇宙物质的85%，但它实际上对我们的眼睛来说是看不见的，由于它不与光相互作用。
由于组成我们所能目睹的“日常”物质的原子的粒子，如恒星、行星和我们自己的身体，显然与光相互作用，这促使人们在粒子物理规范模型之外寻找暗物质粒子。最新节目录制观察许多科学家觉得，答案依然或许在规范模型中，但是，假如我们考虑一个我们通常觉得品质巨大乃至可怕的宇宙物体的小近亲：黑洞。
马克斯·普朗克探究所科学家Valentin Thoss和里斯本大学的Ana Fernandes Alexandre是最近参与此类探究的两名探究人员。他们假设，138亿年前大爆炸后诞生的小黑洞，不比质子大，可以聚集在一起变成暗物质的嫌疑人，而不需要新的物理学。
最近，人们对黑洞如何“蒸发”的想法发生了转变，这不只促使人们重新评估了原始黑洞的生存能力，正如暗物质所怀疑的那样，并且随着对暗物质粒子的探索仍处于空白，更多的一文读懂折叠屏快报探究人员或许会着手更认真地探究原始黑洞暗物质理论。
什么是原始黑洞？
“顾名思义，‘原始黑洞’是一种在宇宙着手时形成的黑洞，”Thoss告诉Space.com。“事实上，在宇宙的前几分之一秒内。”
他阐释说，我们在宇宙中观察到的所有结构，从星系的超星系团到星系本身，都是由早期宇宙中存在的空间中的轻微超密度形成的。假如早期宇宙历程了比创造这些特征的宇宙更强的密度波动，并且这些波动在星系真正形成的更早的时间崩溃，那么这些过于密集的斑块或许会刺激原始黑洞。
Thoss补充道，依据这次坍塌或许发生的时间以及坍塌的规模，这些原始黑洞的品质会相当各异。Thoss和Fernandes Alexandre觉得或许的突发续集计划消息暗物质候选者的原始黑洞的品质范围在几吨到一千吨之间，具体来说，这小于行星的品质，更归于小小行星的品质。

显示宇宙膨胀历史的图表。在第一颗恒星呈现之前，原始黑洞就已然从密度波动中呈现了。（图片来源：uux.cn/NASA/WMAP科学团队/Dana Berry的艺术作品）
考虑到科学家迄今为止察觉的最小黑洞，即恒星品质黑洞，其品质相当于太阳的3到50倍——太阳本身是27（22后面跟着26个零）吨的2.2倍10的幂——这些原始黑洞相当小。
费尔南德斯-亚历山大强调，与大品质恒星坍塌或相对较小的黑洞合并形成的较大黑洞一样，原始黑洞也会有一个被称为视界的光捕获外部边界。这个视界的直径由黑洞的品质确定，这意味着在这种状况下，视界会相当小。费尔南德斯-亚历山大说：“比质子的半径还小。”。

黑洞的解剖结构。不管大小，所有黑洞都有视界。（图片来源：uux.cn/ESO）
小的原始黑洞过去被排除为暗物质候选者，由于所有黑洞都被觉得“泄漏”了一种热辐射，这种热辐射最初由斯蒂芬·霍金于1974年提出理论，后来被命名为“霍金辐射”
黑洞越小，泄漏霍金辐射的速度就越快，所以蒸发的速度也就越快。这意味着，假如原始黑洞曾经存在，那么最小的例子就不应该出如今今日——但是，暗物质显然存在。
Thoss说：“Ana和我如今觉得品质的原始黑洞过去基础上被排除在外，由于人们觉得它们在宇宙中已然完全蒸发了。”。
慕尼黑大学的理论物理学家Giorgi Dvali与Thoss和Fernandes Alexandre兴办，最近的探究表明，蒸发过程在某个时刻会确认。这意味着科学家们觉得品质的原始黑洞可以达到半稳定状态。
费尔南德斯-亚历山大阐释道：“以便经由发射霍金辐射来下降品质，黑洞必须‘重写’其信息或其他东西。这个重写过程需要时间。”。“它被称为‘记忆负担’，由于这种记忆如今必须传递给其他东西，这只是在某种程度上减缓了全部蒸发过程。所以这是一种稳定。”
这种“拯救机制”意味着原始黑洞重新变成潜在的暗物质候选者！
与暗物质完全相似？
但是，今日宇宙中或许存在原始黑洞这一事实并不意味着它们应该被视为暗物质嫌疑人。碰巧的是，还有其他缘由将这些微小的假设黑洞与宇宙中神秘物质的含量联系起来。
也许最显著的联系是暗物质缺乏与光的相互作用。暗物质不发光或反射光，而包围所有黑洞的视界代表了穿过黑洞所需的逃逸速度超过光速的点。这意味着原始黑洞会“捕获”所有入射光，导致显著缺乏相互作用。
Thoss说：“假如它们足够轻，在行星品质周围的某个地方，原始黑洞在我们感兴趣的所有目的上都表现得像暗物质粒子。”。“在规范模型中，暗物质是‘无碰撞’的，所以暗物质粒子之间的相互作用不会作用宇宙。”
他补充说，假如原始黑洞的品质比行星品质轻，那么，即使在宇宙时间尺度上，它们也会很小，很少碰撞。这些原始黑洞或许会聚集在一起，形成我们当下觉得归于暗物质的引力效应，例如提供引力作用，防止高效旋转的星系分飞。

一个暗物质云的例子，这或许真的是一团黑洞吗？（图片来源：uux.cn/X射线：NASA/CXC/CfA/M.Markevitch等人；光学：NASA/STScI；麦哲伦/U.Arizona/D.Clowe等人；Lensing Map:NASA/STScI；ESO WFI；麦哲伦/U.Aryzona/D.Clowe等人）
但是，假如原始黑洞必须聚集在一起以阐释暗物质的作用，那么什么会阻止这些黑洞聚集在一起并合并形成更大的黑洞呢？一簇微小的黑洞最后不会变成一个巨大的黑洞吗？Thoss说已然对此开展了调研，答案很简易：“没有。”
他持续说道：“即使考虑到聚集，合并的时间尺度也很长，它们只会在全部宇宙年龄合并成真正大品质的黑洞。”。
Thoss补充道，使用原始黑洞身为暗物质阐释的美妙之处在于，与使用轴子等假设粒子来阐释奥秘各异，原始黑洞不需要扩展到粒子物理的规范模型，这是我们在亚原子尺度上对宇宙的最佳阐释。
尽管如此，假如原始黑洞真的能阐释这种现象，那么它们将很难被证实为暗物质。同样，它们的光捕获特性意味着它们实际上是不可见的。另外，在如此小的尺寸下，它们不像它们的恒星和超大品质兄弟那样具有巨大的引力效应。
即便如此，假如探测到一簇原始黑洞，也没有真正的方法来确认许多小黑洞和一个大黑洞。
尽管艰难重重，但Thoss和Fernandes Alexandre打算至少在理论上维持对原始黑洞尾部的留意。假如暗物质的候选粒子持续无法显现，也许答案是让更多的物理学家着手审视粒子物理学和宇宙学之间的隐喻性围栏。
费尔南德斯·亚历山大说：“我不会说原始黑洞曾被视为暗物质候选者而被忽视；尽管它们被忽视了一段时间。”。“如今，鉴于我们并没有真正测试到粒子暗物质，我觉得考虑这个选项变得越来越重大。”