暗物质不是由迷你原初黑洞构成的

donaldjackie

宇宙物质约有85%是暗物质（dark matter），但暗物质仅能通过与一般物质的重力交互作用发现它们的存在。

科学家一直对成分不明的暗物质感到好奇，有各式各样的理论和实验解释暗物质组成，例如建设地下实验室捕捉暗物质粒子，或是利用如大强子撞击器（Large Hadron Collider）这类加速器实验来侦测暗物质，但，都失败了。其中一项理论是史蒂芬霍金（Hawking）于1974年提出的假说，认为暗物质可能大部分由直径小于0.1公厘的迷你原初黑洞（primordial black hole）所组成，而这些迷你原初黑洞是在宇宙大爆炸后不久产生的。但东京大学卡弗里数物连携宇宙研究机构（Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe，Kavli IPMA）Masahiro Takada等人最新研究指出：这个假设应该可以舍弃了。

Takada等人利用重力透镜效应（gravitational lensing effect）寻找地球到仙女座星系（Andromeda galaxy，M31）之间的原初黑洞，也即若有黑洞通过远方天体前方时，会折曲远方天体发出的光，在某些极端案例中，这样折曲的效果可使远方天体的亮度比原来亮很多。

然而，重力透镜效应事件非常稀少，所以为了增加事件侦测到的次数，这些科学家使用位在夏威夷山顶的昴望远镜（Subaru）配置超广角相机（Hyper Suprime-Cam，HSC），可一次将整个M31捕捉至同一画面。考虑原初黑洞可能在星际空间的移动速度，这些科学家订出要拍摄的图片幅数，期望能捕捉到时间达数分钟到数小时的重力透镜引起的M31星系内恒星变亮事件。

Takada等人从某个晴朗的夜晚，连续拍摄7个多小时、共190幅的M31图片中搜索原初黑洞。如果暗物质是由质量比月球还小的原初黑洞组成，那么在这些图片中应该要发现约1,000个重力透镜事件。然而小心分析之后，最后只确认了一个重力透镜事件，只有期望值的0.1%。他们由此得出结论：史蒂芬霍金的原初黑洞组成暗物质的理论，错了！

这些科学家目前正在计划进一步延伸发展他们的M31分析法。其中一个他们想探究的新理论是：LIGO等侦测器侦测到重力波的黑洞双星，是否就是原初黑洞呢？这是个颇有趣的课题，且让我们拭目以待。


本文选自：今日头条