暗物質會不會是黑洞呢?

暗物質的觀點的提出是通過對比宇宙星系運動與可見物質引力所預言星系運動的差異,那為什麼暗物質會不會是黑洞呢?


廣義上黑洞是暗物質的一種,但不是暗物質的最主要成分。黑洞一般認為還是由普通物質塌縮形成的。而宇宙中暗物質的主要成分是非重子暗物質。也就是說,大多數的暗物質和構成可見世界的普通物質不一樣,不是質子,中子,電子這樣的物質。

上世紀六十年代到七十年代,星系旋轉曲線觀測讓天文學家相信星系中確實存在大量看不見的物質。當時天文學家曾提出黑洞,流浪的行星都可能是暗物質候選者。這類候選者有一個特點,就是體積小,很緻密。人們有時統稱它們為MACHO (massive compact halo object)。七十年代末,第一個引力透鏡系統被發現。不久後,Bohdan Paczyński 和Charles Alcock 組成了兩個獨立研究組,試圖用引力透鏡方法搜索銀河系中的MACHO。

他們的方法很巧妙,用望遠鏡持續觀測大麥哲倫雲和銀河系中心恆星密集的地方。如果銀河系中存在大量看不見的黑洞或者流浪木星。它們的引力透鏡效應會使得遠處的恆星亮度發生短暫的變化。這種效應被稱作微引力透鏡。

微引力透鏡現象示意圖。左邊圖中地球和黃色的恆星中間,有一個緻密的天體(紅色圓點)飛過。它的引力透鏡效應使得恆星的視亮度突然增強後又減弱(見圖右側亮度變化曲線)。

兩個項目確實都發現了大量的恆星閃爍。但分析的結果顯示這種閃爍大多源於恆星的內秉變化(比如說恆星本身就是變星),或者雙星繞轉。只有極少的閃爍事件符合黑洞模型的預言。這說明暗物質如果存在,空間分布應該比較平緩,所以基本排除了暗物質是MACHO的可能,也就是說黑洞是不足夠解釋宇宙中暗物質總量的。

順便說一句,除了微引力透鏡研究,還有其他證據顯示暗物質不應該是普通物質。例如,假設暗物質是普通物質,微波背景輻射上的溫度漲落就顯得太小,無法形成今天的宇宙結構。而非重子暗物質的存在可以解決這個問題,因為它們不和光子發生碰撞可以比普通物質更早的聚集。再比如,如果宇宙中物質全是原子物質,那麼宇宙早期會形成比較多的3He, 相比之下,今天觀測中看到的3He就太少了。


暗物質不是一個狹義的特指概念,而是一個廣義和寬泛的概念,黑洞、中微子都被認為是暗物質的一部分。
甚至是理論上還沒有誕生的黑矮星(我們宇宙的年齡不能達到),如果黑矮星誕生,理論上講也可以納入暗物質家族。
但是,以上各類「暗物質」佔據的比重都相當少,當代所要尋找的「暗物質」主要是WIMP(大質量弱相互作用粒子)。
說的簡單一點,斯大林的講話中口號喊起來都是「要戰勝德國法西斯」,但並不能說在東線的羅馬尼亞和匈牙利僕從國軍隊就不是法西斯軍隊,只不過他們價值效用並不大。


首先,目前為止,科學界都無法確切定義暗物質,因而,註定了這個問題依然是開放的,目前為止不會有確切答案。

其次,到目前為止,可能與定義什麼是暗物質相比,更容易回答的是什麼不是暗物質。首先,暗物質是暗的,意味著它並不是我們可見的恆星、行星的存在形式。通過對宇宙的觀測,科學家們發現,可見物質太少,只佔宇宙的4.9%,而計算得出的暗能量占宇宙的68.3%,還剩下26.8%的宇宙,是由什麼填滿的?於是科學家們給出了這個概念:暗物質。第二,暗物質並不是以普通物質的 (由重子組成的)暗雲的形式存在的,因為科學家們可以檢測到重子云對經過它的輻射的吸收情況。第三,暗物質不是反物質,因為沒有檢測到反物質與物質湮滅時產生的獨特的伽馬射線。第四,目前為止可以探測計算出的黑洞無法彌補這26.8%的宇宙,也就是說,哪怕黑洞是一種暗物質,它也絕對不會是全部暗物質。

目前,最常見的觀點是,暗物質不是重子,而是由其他更奇特的粒子組成,比如軸粒子,或者大質量弱相互作用粒子 (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質。研究人員說,這些發現可以幫助科學家更好地了解宇宙在大爆炸之後是什麼樣子。

莫斯科物理技術學院的Dmitry Gorbunov,俄羅斯核研究所實驗物理系系主任Igor Tkachev,以及俄羅斯新西伯利亞大學的Anton Chudaykin認為,自宇宙早期以來,一些不穩定的暗物質是否可能發生衰變,從任何類型的 (仍然未知的)組成暗物質的粒子變成更輕的粒子。

「我們現在第一次能夠計算出宇宙可能已經失去多少暗物質,以及這種不穩定組成部分的相應大小是多少,」Tkachev在一份聲明中說。

他們的新計算表明,自宇宙大爆炸以來,大概已經失去的暗物質數量占現有暗物質總量的不到5%。研究人員說,除了為難以捉摸的暗物質提供新的性質外,這項工作可以幫助科學家了解宇宙是如何隨著時間變化的。例如,研究結果可能會顯示宇宙的膨脹率如何變化,以及宇宙最初的幾十萬年中發生了什麼。

在這項研究中,研究團隊觀察了普朗克空間望遠鏡的數據,普朗克空間望遠鏡記錄了來自地球150萬公里之外的宇宙微波背景。——宇宙微波背景是大爆炸的「回聲」,是最早的開始在宇宙中自由穿梭的光子的輻射。通過研究這種輻射的變動,就可能計算出不同參數的值,例如在該輻射射出時宇宙的膨脹率。

通過測算宇宙的膨脹率,以及星系集群的數量,研究人員發現,大約在宇宙產生後的30萬年時,早期宇宙的行為與現在的宇宙並不相同。

研究人員對真實的宇宙運用了兩個模型進行了比較:一個模型假定暗物質是穩定的,另一個假定暗物質的總量可能發生改變。結果發現,後一個模型可以產生今天的宇宙。

因此,研究人員在一份聲明中說:早期宇宙可能存在兩種暗物質,一種暗物質會衰變成其他的粒子,另一種暗物質幾十億年都是穩定的狀態。

「目前,我們還不能說這部分不穩定的暗物質的衰變有多快,甚至現在有些暗物質可能都在發生分裂。」 Tkachev在一份聲明中說。


因為科學是基於觀測的,而不是基於造句。


黑洞是「黑」物質而不是「暗」物質,光穿過暗物質連一點變化都觀測不到(不然早就發現了)


目前的觀測結果,暗物質是種只有引力作用而沒有電磁作用的物質,黑洞在團聚物質的過程中,粒子的電磁作用應該也發揮了重要作用,不知道這裡的大神能不能說說這個方面的機理


原始黑洞就是我們一直找不到的「暗物質」
本周科學家們檢測到 140 萬年前黑洞碰撞發出的細微振動之後,第二次檢測到了引力波的存在。現在物理學家們認為我們也許意外地同時找到了暗物質的存在。

暗物質約佔可觀測宇宙質量和能量的百分之二十六。雖然我們能夠檢測到引力波,但暗物質卻依舊神秘,我們無法觀測到它,因而賦予它 " 暗 " 之名。

但我們真的檢測到了暗物質嗎?美國一個科研團隊分析過雷射干涉重力波天文台 ( LIGO ) 於 2015 年 12 月 26 日檢測到的引力波之後,宣布這兩個黑洞也許就是暗物質。

這些來自美國約翰霍普金斯大學的研究人員們表示:" 我們認為 LIGO 檢測到的雙黑洞也許就是暗物質的特徵。"

上個月,NASA 一名科學家發表論文稱原始黑洞 ( 在宇宙誕生之初就出現的黑洞 ) 也許就是我們一直能感受到但看不到的 " 暗物質 "。

多年來,科學家們一直認為暗物質是宇宙中某種神秘的大質量微粒或者軸粒子,我們能夠感覺到它們但看不到這些藏身於宇宙的物質。我們做了不少研究,但實驗卻一直無法找到這些假設中的暗物質微粒。

現在,科學家們開始回顧宇宙初期那分布不均的質量 ( 人們一直認為這是暗物質作用的結果 ) ,並思索原始黑洞造成這些結果的可能性。

研究的主要作者 Alexander Kashlinsky 表示:" 研究正在縮小暗物質微粒能夠藏身的範圍,由於無法找到他們,人們開始思索原始黑洞充當暗物質的可能有多大。"

到目前為止,研究表明原始黑洞與暗物質的特徵非常吻合。

研究人員們檢測到引力波並加以計算之後,發現這兩個黑洞的質量分別是 36 和 29 個太陽質量。它們已經大到超出我們對一般恆星黑洞的理解,但它們又不夠格充當超大質量黑洞。

它們符合研究人員們對原始黑洞的預期,有趣的是,它們也符合人們對暗物質的質量預測。因此,原始黑洞很有可能是暗物質候選者。

原始黑洞與恆星黑洞的不同之處不僅僅在於它們的年齡,也在於它們的形成過程。原始黑洞的存在從未得到過證實,但從我們了解的情況來看,它們的影響與我們對暗物質影響的預期一致。

約翰霍普金斯大學的研究人員已根據這些黑洞的體積和形狀計算出原始黑洞形成雙黑洞並最終碰撞的頻率。其結果顯示很有可能 LIGO 檢測到的正是原始黑洞合併過程中的動靜。

當然,現在就說原始黑洞是暗物質為時尚早,不過證據正在慢慢浮出表面,未來引力波的觀測對找到更多證據至關重要。

來源:煎蛋


沒有任何證據,但總覺得暗物質這個假設(是的,目前還沒有實驗能夠證明)和以前的以太是一個類型的補丁,都是在幾乎完美的理論框架下出現不能完全解釋的現象的時候打的一個很奇怪的補丁。

這個問題的最終解決,可能意味著物理理論的新突破。


一個非重子(池塘的水)
一個主要是大大的引力(一定程度上改變時間,你懂得)(漩渦)
漩渦是水但是水不是漩渦。。。不算太過明確的子集關係,壹貳叄與123的區別。。。


推薦閱讀:

造一個超級望遠鏡,在距離地球10光年的地方放一個超大鏡子,用望遠鏡看,能看到自己過去的樣子嗎?
如何選購一款2k以內的天文望遠鏡?
《你的名字。》中彗星碎片撞擊地面的影響是否合理?
銀河系以及銀河系以外的圖片是如何獲得的?
如果某地外文明的通訊手段是雙中子星合併產生引力波,那麼該文明的發達程度如何?

TAG:物理學 | 天文學 | 暗物質 | 天體物理學 |