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暗物质会不会是黑洞呢?

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online_member 发表于 2018-6-13 14:10:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
暗物质的观点的提出是通过对比宇宙星系运动与可见物质引力所预言星系运动的差异,那为什么暗物质会不会是黑洞呢?
online_member 发表于 2018-6-13 14:10:29 | 显示全部楼层
广义上黑洞是暗物质的一种,但不是暗物质的最主要成分。黑洞一般认为还是由普通物质塌缩形成的。而宇宙中暗物质的主要成分是非重子暗物质。也就是说,大多数的暗物质和构成可见世界的普通物质不一样,不是质子,中子,电子这样的物质。

上世纪六十年代到七十年代,星系旋转曲线观测让天文学家相信星系中确实存在大量看不见的物质。当时天文学家曾提出黑洞,流浪的行星都可能是暗物质候选者。这类候选者有一个特点,就是体积小,很致密。人们有时统称它们为MACHO (massive compact halo object)。七十年代末,第一个引力透镜系统被发现。不久后,Bohdan Paczyński 和Charles Alcock 组成了两个独立研究组,试图用引力透镜方法搜索银河系中的MACHO。

他们的方法很巧妙,用望远镜持续观测大麦哲伦云和银河系中心恒星密集的地方。如果银河系中存在大量看不见的黑洞或者流浪木星。它们的引力透镜效应会使得远处的恒星亮度发生短暂的变化。这种效应被称作微引力透镜。
暗物质会不会是黑洞呢?356 / 作者:YiHYcCgb / 帖子ID:31117
微引力透镜现象示意图。左边图中地球和黄色的恒星中间,有一个致密的天体(红色圆点)飞过。它的引力透镜效应使得恒星的视亮度突然增强后又减弱(见图右侧亮度变化曲线)。
两个项目确实都发现了大量的恒星闪烁。但分析的结果显示这种闪烁大多源于恒星的内秉变化(比如说恒星本身就是变星),或者双星绕转。只有极少的闪烁事件符合黑洞模型的预言。这说明暗物质如果存在,空间分布应该比较平缓,所以基本排除了暗物质是MACHO的可能,也就是说黑洞是不足够解释宇宙中暗物质总量的。

顺便说一句,除了微引力透镜研究,还有其他证据显示暗物质不应该是普通物质。例如,假设暗物质是普通物质,微波背景辐射上的温度涨落就显得太小,无法形成今天的宇宙结构。而非重子暗物质的存在可以解决这个问题,因为它们不和光子发生碰撞可以比普通物质更早的聚集。再比如,如果宇宙中物质全是原子物质,那么宇宙早期会形成比较多的3He, 相比之下,今天观测中看到的3He就太少了。
online_member 发表于 2018-6-13 14:10:29 | 显示全部楼层
暗物质不是一个狭义的特指概念,而是一个广义和宽泛的概念,黑洞、中微子都被认为是暗物质的一部分。
甚至是理论上还没有诞生的黑矮星(我们宇宙的年龄不能达到),如果黑矮星诞生,理论上讲也可以纳入暗物质家族。
但是,以上各类“暗物质”占据的比重都相当少,当代所要寻找的“暗物质”主要是WIMP(大质量弱相互作用粒子)。
说的简单一点,斯大林的讲话中口号喊起来都是“要战胜德国法西斯”,但并不能说在东线的罗马尼亚和匈牙利仆从国军队就不是法西斯军队,只不过他们价值效用并不大。
online_member 发表于 2018-6-13 14:10:29 | 显示全部楼层
首先,目前为止,科学界都无法确切定义暗物质,因而,注定了这个问题依然是开放的,目前为止不会有确切答案。

其次,到目前为止,可能与定义什么是暗物质相比,更容易回答的是什么不是暗物质。首先,暗物质是暗的,意味着它并不是我们可见的恒星、行星的存在形式。通过对宇宙的观测,科学家们发现,可见物质太少,只占宇宙的4.9%,而计算得出的暗能量占宇宙的68.3%,还剩下26.8%的宇宙,是由什么填满的?于是科学家们给出了这个概念:暗物质。第二,暗物质并不是以普通物质的 (由重子组成的)暗云的形式存在的,因为科学家们可以检测到重子云对经过它的辐射的吸收情况。第三,暗物质不是反物质,因为没有检测到反物质与物质湮灭时产生的独特的伽马射线。第四,目前为止可以探测计算出的黑洞无法弥补这26.8%的宇宙,也就是说,哪怕黑洞是一种暗物质,它也绝对不会是全部暗物质。

目前,最常见的观点是,暗物质不是重子,而是由其他更奇特的粒子组成,比如轴粒子,或者大质量弱相互作用粒子 (WIMPS)。


最近,新的研究表明,早期宇宙可能含有比今天更多的暗物质。研究人员说,这些发现可以帮助科学家更好地了解宇宙在大爆炸之后是什么样子。

莫斯科物理技术学院的Dmitry Gorbunov,俄罗斯核研究所实验物理系系主任Igor Tkachev,以及俄罗斯新西伯利亚大学的Anton Chudaykin认为,自宇宙早期以来,一些不稳定的暗物质是否可能发生衰变,从任何类型的 (仍然未知的)组成暗物质的粒子变成更轻的粒子。

“我们现在第一次能够计算出宇宙可能已经失去多少暗物质,以及这种不稳定组成部分的相应大小是多少,”Tkachev在一份声明中说。

他们的新计算表明,自宇宙大爆炸以来,大概已经失去的暗物质数量占现有暗物质总量的不到5%。研究人员说,除了为难以捉摸的暗物质提供新的性质外,这项工作可以帮助科学家了解宇宙是如何随着时间变化的。例如,研究结果可能会显示宇宙的膨胀率如何变化,以及宇宙最初的几十万年中发生了什么。

在这项研究中,研究团队观察了普朗克空间望远镜的数据,普朗克空间望远镜记录了来自地球150万公里之外的宇宙微波背景。——宇宙微波背景是大爆炸的“回声”,是最早的开始在宇宙中自由穿梭的光子的辐射。通过研究这种辐射的变动,就可能计算出不同参数的值,例如在该辐射射出时宇宙的膨胀率。

通过测算宇宙的膨胀率,以及星系集群的数量,研究人员发现,大约在宇宙产生后的30万年时,早期宇宙的行为与现在的宇宙并不相同。

研究人员对真实的宇宙运用了两个模型进行了比较:一个模型假定暗物质是稳定的,另一个假定暗物质的总量可能发生改变。结果发现,后一个模型可以产生今天的宇宙。

因此,研究人员在一份声明中说:早期宇宙可能存在两种暗物质,一种暗物质会衰变成其他的粒子,另一种暗物质几十亿年都是稳定的状态。

“目前,我们还不能说这部分不稳定的暗物质的衰变有多快,甚至现在有些暗物质可能都在发生分裂。” Tkachev在一份声明中说。
online_member 发表于 2018-6-13 14:10:29 | 显示全部楼层
因为科学是基于观测的,而不是基于造句。
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