卡弗利宇宙物理和数学研究所 图1
在我们看来，大爆炸后不久，从我们的宇宙中分支出来的小宇宙就是黑洞
(荣誉:卡弗利·IPMU) 卡弗利宇宙物理和数学研究所(卡弗利IPMU)是许多跨学科项目的所在地，这些项目得益于该研究所广泛的专业知识的协同作用
一个这样的项目是研究在恒星和星系诞生之前的早期宇宙中可能形成的黑洞
这种原始黑洞可以解释全部或部分暗物质，负责一些观测到的引力波信号，并孕育出在我们银河系和其他星系中心发现的超大质量黑洞
当它们与中子星碰撞并摧毁它们，释放出富含中子的物质时，它们也可以在重元素的合成中发挥作用
特别是，有一种令人兴奋的可能性，占宇宙大部分物质的神秘暗物质是由原始黑洞组成的
2020年诺贝尔物理学奖授予了理论家罗杰·彭罗斯和两位天文学家莱因哈特·根泽尔和安德里亚·盖兹，他们的发现证实了黑洞的存在
由于已知黑洞存在于自然界，它们成为暗物质的一个非常有吸引力的候选者
一个由粒子物理学家、宇宙学家和天文学家组成的国际团队最近在基础理论、天体物理学和天文观测方面取得了进展，该团队成员包括卡维利·IPMU、亚历山大·库森科、佐佐木三雄、孙敖·杉山、高田雅博和沃洛德梅尔·塔克西托夫
图2
超级超级摄像机是斯巴鲁望远镜上的一个巨大的数码相机 为了进一步了解原始黑洞，研究小组观察了早期宇宙寻找线索
早期的宇宙密度非常大，任何超过50%的正密度波动都会产生一个黑洞
然而，已知播种星系的宇宙扰动要小得多
然而，早期宇宙中的一些过程可能已经为黑洞的形成创造了合适的条件
一个令人兴奋的可能性是，原始黑洞可能由膨胀过程中产生的“婴儿宇宙”形成，这是一个快速膨胀的时期，被认为是造成我们今天观察到的结构，如星系和星系团的种子的原因
在膨胀期间，小宇宙可以从我们的宇宙中分离出来
一个小婴儿(或“女儿”)宇宙最终会崩溃，但在小体积中释放的大量能量导致黑洞形成
一个更奇特的命运等待着一个更大的婴儿宇宙
如果它大于某个临界尺寸，爱因斯坦的引力理论允许婴儿宇宙以一种对观察者来说内外都不同的状态存在
内部观察者认为它是一个膨胀的宇宙，而外部观察者(比如我们)认为它是一个黑洞
在这两种情况下，大宇宙和小宇宙都被我们视为原始黑洞，隐藏了它们“事件视界”背后的多重宇宙的潜在结构
“事件视界是一个边界，在这个边界之下，所有的东西，甚至光，都被困住了，无法逃离黑洞
图3
夏威夷的斯巴鲁望远镜
(信用:NAOJ) 图4
如果一个原始黑洞经过仙女座星系中的一颗恒星的前方，根据引力理论聚焦光线，该恒星会暂时变亮
(学分:卡维利·IPMU/HSC合作) 在他们的论文中，研究小组描述了一个PBH形成的新场景，并展示了来自“多元宇宙”场景的黑洞可以使用8
200万米的斯巴鲁望远镜，一个巨大的数码相机——卡弗利·IPMU在它的管理中扮演了重要角色——位于4200米的Mt峰顶附近
夏威夷的莫纳基亚
他们的工作是PBH高速公路搜索的一个令人兴奋的延伸，高田雅博，卡弗利IPMU的首席研究员，和他的团队正在追求
人类安全委员会小组最近报告称，在日本高田等地，多溴联苯醚的存在受到主要限制
亚拉巴马州
(《自然天文学》3，524-534 (2019)) 为什么HSC在这项研究中不可或缺？HSC有一种独特的能力，每隔几分钟就能成像整个仙女座星系
如果一个黑洞通过视线到达其中一颗恒星，黑洞的引力会使光线弯曲，并使这颗恒星在短时间内看起来比以前更亮
恒星变亮的持续时间告诉天文学家黑洞的质量
通过高速扫描观测，人们可以同时观测到一亿颗恒星，为可能穿越其中一条视线的原始黑洞铺下一张大网
第一次哈勃太空望远镜观测已经报告了一个非常有趣的候选事件，它与来自“多元宇宙”的PBH相一致，其黑洞质量相当于月球的质量
在第一个迹象的鼓舞下，在新的理论理解的指导下，该团队正在进行新一轮的观察，以扩大搜索范围，并提供一个决定性的测试，证明来自多元宇宙场景的多溴联苯醚是否能解释所有暗物质
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