暗物质是否由原始黑洞构成？科学家想从矮星系探测

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本文作者：今日头条

【Technews科技新报】暗物质是否可能由原始黑洞构成，几乎和宇宙一样古老？几名哈佛－史密松天体物理中心天文学家认为，透过观察微弱矮星系可以测试原始黑洞假说，并了解暗物质与其关系。最近他们进行电脑模拟，发现确实可以从矮星系中发现原始黑洞，最终研究人员下结论推断，这些矮星系的核心可能具有暗物质。

宇宙中约 84％ 物质由暗物质构成，科学家们已进行许多天文观测，但仍未能了解暗物质的组成成份。早期暗物质理论著重在隐藏起来的一般物质星体，比如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星等，这些星体一般归类为晕族大质量致密天体（MAssive Compact Halo Objects，MACHOs）然而多年天文观测一直无法找到足够量的 MACHOs。

暗物质真实身份究竟为何，科学家提出许多假设，其中最热门的是一种被称为「大质量弱交互作用粒子（Weakly Interacting Massive Particle，WIMP）」的新粒子，由于与普通物质的相互作用非常微弱，以致于它们虽然就存在我们周遭，却从来没有被探测成功。

被称为「轴子」的新粒子、或是惰性微中子（sterile neutrino）也都有可能是组成暗物质的成分；2014 年 6 月 22 日，台大天文物理所阙志鸿教授研究团队发布论文主张，暗物质也可能是一种称为 Ψ 暗物质的极轻型粒子，其质量为电子的 10-28 倍，波长约 1,000 光年，密度则为液态水的 100 万倍。

最近，由哈佛－史密松天体物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics，缩写 CfA）天文学家 Qirong Zhu 领导的团队探讨暗物质由原始黑洞（Primordial Black Holes，PBHs）构成的可能性。研究人员认为，透过观察矮星系中的恒星可以探测到这些反应，因为矮星系既小又微弱，光芒只有几千太阳亮度（solar luminosity），一点轻微影响都能轻易发现。

利用电脑模型进行模拟后，团队发现恒星与原始黑洞间的相互作用能略微改变恒星分布，代表矮星系很有机会揭露原始黑洞的存在。透过观察AMD矮星系中恒星的速度弥散度（velocity dispersion）与半光半径（half-light radius），它们推断矮星系可能拥有暗物质核心。

不过该小组后续强调，所有模型都没有定论，暗物质的性质依然难以捉摸。目前，科学家还在努力透过大型强子对撞机（LHC）或未来的国际直线加速器，以人工创造出这些新粒子好验证理论。

（首图来源：NASA）

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