大爆炸後立即形成的原初黑洞,既是暗物質也是超大質量黑洞成長來源

作者 | 發布日期 2021 年 12 月 23 日 10:25 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


超大質量黑洞如何形成?什麼是暗物質?根據一個早期宇宙新模型,一組天文學家團隊認為霍金是對的,他們提出這兩個宇宙奧秘都可用大爆炸後立即形成的「原初黑洞」解釋。

超大質量黑洞位於大多數星系中心,理論認為它們一開始都是恆星塌縮形成的小小恆星黑洞,靠著緩慢吸積才逐漸長成這種驚人尺寸。然而,隨著望遠鏡在早期宇宙探測到越來越多迅速成長的超大質量黑洞,比如 2017 年底,天文學家發現位於類星體 ULAS J1342 + 0928 中心、距離地球約 131 億光年的超大質量黑洞,質量高達太陽質量 8 億倍;或者說,它在大爆炸後不到 6.9 億年內吃了 8 億顆太陽。

似乎難以想像這種光景?於是吸積理論逐漸無法解釋,畢竟早期宇宙應該還沒有那麼多恆星可走到生命最後塌縮階段,更沒有那麼多物質可以養出超大質量黑洞,這也說明超大質量黑洞模型尚需修改,或者早期宇宙的超大質量黑洞另有其他形成途徑。天文學家已針對後者提出一些理論,比如大量氣體雲直接經歷重力塌縮、迅速吞食周遭物質成為質量巨獸後倏然停止成長,或者起源自暗物質暈。

最近,邁阿密大學、耶魯大學與歐洲太空總署的科學家們,再次提出自宇宙誕生初期就存在黑洞,而這些黑洞本身可能就是迄今都無法解釋的暗物質。

原初黑洞(primordial black hole)是種假想黑洞類型,由已故理論物理學家斯蒂芬霍金和他的學生 Bernard Carr 於 1974 年提出,他們認為這種黑洞並非經由大質量恆星引力坍縮形成,而是起源於大爆炸後不久暴漲時期的超高密度物質中。

研究人員表示,如果大多數黑洞在大爆炸後立即形成,它們可能在早期宇宙便開始合併,隨著時間推移形成越來越大的黑洞,且原始黑洞會呈現出完全相同的輻射特徵,ESA 未來的 LISA 重力波天文台可能會接收到這些黑洞合併之訊號。

即將在今年聖誕節升空的詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡是一個回顧 130 億年前宇宙的時光機器,將進一步揭開這個謎團。

(首圖來源:pixabay

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