神秘的宇宙森林：原始黑洞或能揭示暗物质本质！

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科学家进行了一项新研究，将目光聚焦可能在大爆炸后瞬间诞生的原始黑洞。他们分析了这些极端遥远类星体放射的光线与宇宙网之间的交互。宇宙网是一个由气体和暗物质“丝线”构成的网络，遍布宇宙的每一个角落。研究发现原始黑洞或能揭示暗物质的本质。

距地球15亿光年的类星体PKS 2349。类星体是宇宙中最明亮的天体
大爆炸后不到一秒钟，宇宙可能诞生了大量原始黑洞，质量是太阳的50倍。在进行一项新研究时，科学家分析了这些极端遥远类星体放射的光线与宇宙网之间的交互。宇宙网是一个由气体和暗物质“丝线”构成的网络，遍布宇宙的每一个角落。在室女座探测器和激光干涉引力波天文台（LIGO）2016年直接观测到引力波后，欧洲核子研究组织（CERN）的阿尔维瑟·拉卡内利指出：“原始黑洞仍是假设中存在的天体。
1971年，斯蒂芬·史蒂芬霍金率先提出这一设想。最近几年，原始黑洞重新回到科学家的视线，被视为解释暗物质构成的潜在候选者。据信，暗物质在宇宙物质总量中的比重接近80%。即使能揭开一小部分暗物质的谜团，也无疑是一项超乎寻常的成就。寻找原始黑洞存在的证据或者排除它们存在的可能性，将为我们提供有关原始宇宙物理学的重要信息。”

激光干涉引力波天文台（LIGO）
在密集编织的宇宙网中，科学家将目光投向所谓的萊曼α森林，即宇宙丝线中的氢与光子之间的交互。研究萊曼α森林能够揭示与暗物质根本特性密切相关的特征。布鲁克黑文国家实验室的物理学家安泽·斯洛萨表示：“遥远宇宙遍布这种结构。在此之前，我们的目光从未触及异常遥远的宇宙。有时候，我感觉自己就像是具有冒险精神的中世纪制图师。”斯洛萨并未参与有关萊曼α森林的研究。
类星体是宇宙中最明亮的天体。它们提供背景光，照亮充斥在我们与它们之间的宇宙氢气。我们能够看到它们的影子和影子中的细节，其光谱的吸收特征被称之为萊曼α森林。令人感到吃惊的是，这允许我们窥探异常遥远的宇宙区域。

EAGLE宇宙模拟生成的图像，展示了一个在宇宙网内形成的星系
研究论文主执笔人里卡多·穆尔吉亚表示：“我们测试了这样一种假设，即暗物质由在原始宇宙形成的非恒星塌陷黑洞构成。”研究论文于最近刊登在《物理学评论快报》上。此项研究由意大利国际高等研究院（SISSA）、意大利国家核物理研究院（ICTP）和欧洲核子研究组织的科学家进行，其中包括穆尔吉亚、朱里奥·斯塞尔夫、马特奥·维尔和拉卡内利。

一个年轻黑洞，与斯皮策望远镜发现的两个遥远无尘类星体类似
科学家借助国际高等研究院的“尤利西斯”（Ulysses）超级计算机进行模拟，再现光子与氢之间的交互。随后，模拟结果与夏威夷凯克望远镜观测到的交互进行比较。研究人员锁定了原始黑洞的一些特征并了解它们的存在产生的影响。
穆尔吉亚表示：“我们利用电脑模拟中性氢在亚星系范围的分布。在遥远天体的光谱中，它们以吸收线的形式呈现。通过比较模拟结果和实际观测数据，我们能够确定原始黑洞的质量和丰度极限，进而确定这些候选者是否构成了暗物质。如果是暗物质的组成部分，又达到怎样的程度。”

艺术概念图，银河系的暗物质蓝色光晕
研究结果并不支持这样一种假设，即所有暗物质都由一种特定类型的原始黑洞（质量是太阳的50倍）构成，但并没有完全排除原始黑洞构成少部分暗物质的可能性。穆尔吉亚指出：我们提出了一种新方式，能够降低探寻标准宇宙模型替代假设的难度并提高效率。根据这一模型，暗物质由所谓的大质量弱交互粒子（WIMP）构成。暗物质是宇宙学领域最大的谜团之一。这些研究发现对创建新的理论模型和提出暗物质本质的新假设具有重要意义。通过类似这样的研究，科学家有望在将来的某一天揭开暗物质的神秘面纱。
文：Daily Galaxy｜译：牛树军
转自：漫步宇宙/qqtaikong
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