作者:耶鲁大学吉姆·谢尔顿
一项新的研究理论认为，宇宙大爆炸后形成的原始黑洞(最左边的面板)构成了宇宙中所有的暗物质
在早期，它们聚集并孕育早期星系的形成，然后最终通过吸收气体并与其他黑洞融合而成长，形成像我们今天银河系一样的星系中心的超大质量黑洞
学分:耶鲁和欧空局 大爆炸后最初几秒钟产生的原始黑洞——比大头针头部小的小黑洞和覆盖数十亿英里的超大质量黑洞——可能解释了宇宙中所有的暗物质
这是耶鲁大学、迈阿密大学和欧洲航天局(ESA)的天体物理学家创建的早期宇宙新模型的含义
如果用即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据证明是真的，这一发现将改变科学家对暗物质和黑洞的起源和本质的理解
暗物质——从未被直接观察到——被认为构成了宇宙中的大部分物质，并充当了星系形成和发展的看不见的支架
物理学家花了数年时间测试各种各样的暗物质候选者，包括假想粒子，如无菌中微子、弱相互作用大质量粒子(WIMPS)和轴子
另一方面，黑洞已经被观测到
黑洞是空间中的一个点，物质被如此紧密地压缩，以至于产生强烈的引力
就连光也抵挡不住它的吸引力
大多数星系的中心都有黑洞
这项发表在《天体物理学杂志》上的新研究，追溯到上世纪70年代物理学家斯蒂芬·霍金和伯纳德·卡尔首次提出的理论
当时，霍金和卡尔认为，在大爆炸后的前几分之一秒内，宇宙密度的微小波动可能创造了一个起伏的景观，其中“起伏”的区域具有额外的质量
这些凹凸不平的区域会坍塌成黑洞
尽管这一理论没有在更广泛的科学界获得支持，但新的研究表明，如果稍加修改，它终究会有解释力
如果大多数原始黑洞“诞生”时的大小约为1
该论文的理论家、耶鲁大学天文学和物理学教授普里亚姆瓦达·纳塔拉詹说，它们的质量是地球太阳的4倍，有可能解释所有暗物质
纳塔拉詹和她的同事说，他们的新模型表明，在早期宇宙中，第一批恒星和星系可能是围绕黑洞形成的
她还说，原始黑洞将有能力通过享用其附近的气体和恒星，或者通过与其他黑洞融合而成长为超大质量黑洞
纳塔拉詹说:“原始黑洞，如果真的存在，很可能是所有超大质量黑洞形成的种子，包括银河系中心的黑洞。”
“我个人觉得这个想法非常令人兴奋的是，它如何优雅地结合了我正在研究的两个真正具有挑战性的问题——探索暗物质的本质和黑洞的形成和增长——并一举解决它们，”她补充道
詹姆斯·韦伯望远镜的任务将是寻找在早期宇宙中形成的第一批星系和形成行星系统的眼冒金星星系
这项新研究的第一作者是尼科·卡佩卢蒂，他是前耶鲁大学天文与天体物理学中心的博士后，现在是迈阿密大学的物理学助理教授
欧空局科学主任京特·哈辛格是这项研究的第二作者
Cappelluti说:“我们的研究表明，在不引入新粒子或新物理的情况下，我们可以解开现代宇宙学的谜团，从暗物质本身的性质到超大质量黑洞的起源。”
原始黑洞还可能解决另一个宇宙学难题:与X射线辐射同步的过量红外辐射，这种辐射是从散布在宇宙各处的遥远而昏暗的来源探测到的
纳塔拉詹和她的同事说，不断增长的原始黑洞将呈现“完全”相同的辐射信号
最棒的是，借助詹姆斯·韦伯太空望远镜和欧空局宣布的21世纪30年代激光干涉仪太空天线(LISA)任务，原始黑洞的存在可以在不久的将来得到证明——或者证明不存在
如果暗物质是由原始黑洞组成的，那么在早期宇宙中，在它们周围会形成更多的恒星和星系——这正是詹姆斯·韦伯望远镜能够看到的时代
与此同时，LISA将能够从原始黑洞的早期合并中获得引力波信号
哈辛格说:“如果第一批恒星和星系已经在所谓的‘黑暗时代’形成，韦伯应该能够看到它们的证据。”
纳塔拉詹补充道，“深入探索这个想法是不可抗拒的，因为知道它有潜力很快得到验证
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