原始黑洞的数量无法解释暗物质现象

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研究了新近发现的数百个爆发的超新星之后，物理学家们得出结论，原始黑洞的数量不足以解释暗物质现象。

这并不意味着被称为大质量紧致洞状物晕族大质量致密天体(MACHO)的物质类别无法构成宇宙中84％的质量。但这确实意味着我们需要继续从其他地方寻找答案以获得完整的理论拼图。

加州大学伯克利分校的研究人员对过去四年中发现的最亮的Ia型超新星进行了统计分析，不放过空间扭曲的任何迹象。

传统上，超新星被看作是星系中的地标，因为我们的理论说，我们可以从一些基本特征中推出它们的绝对亮度，从而知道与它们之间的距离。

从理论上讲，如果我们和超新星之间存在着不可见的大质量物质，新星爆发出的光应该以我们能够检测到的方式翘曲或放大。

近年来，借助引力透镜效应，我们得到了很多重要的发现，使天文学家能够更进一步地探索宇宙的边缘。

在这种背景下，研究人员正在寻找一种非常特殊的空间在隐藏质量下凹陷的迹象——原始黑洞。特别是紧凑的黑洞，其质量大于太阳的十分之一。

黑洞是最有名的宇宙学名词。将足够的质量塞进足够小的空间，在某些时候，重力会大到甚至连光都无法逃逸的程度。

通常的黑洞往往是一颗巨大的恒星在生命末期无法继续聚变反应后自行坍塌而成；但原始黑洞是不同的。它们是宇宙早期膨胀的产物。

宇宙大爆炸之后，空间能量密度的微小差异迅速成为巨大的差异，导致整片空间里的物质发生坍缩。

目前，上面还只是理论上的设想。没有人举出过任何证据，因此我们暂时可以将它们放入“好主意”筐子里。

2016年，在激光干涉引力波天文台(LIGO)第二次成功检测到引力波之后，一些研究人员想知道他们是否也能发现古老黑洞的蛛丝马迹。

毕竟，引力波指向的是与原始黑洞差不多的天体。一些天文学家表示，它们或许就是产生了大片恒星和星际尘埃物质的引力源头。

“这是一个让每个人都兴奋的巧合，”加州大学伯克利分校物理学家UrošSeljak说。

但似乎只是巧合。

伯克利的物理学家检索了两个目录中的超新星; 580颗来自超新星宇宙学合作项目2.1的数据集，以及来自联合光线曲线分析项目的740颗超新星。

在所有这些恒星中，如果大于0.1太阳质量的原始黑洞落为暗物质提供神秘的新引力，那么有8颗超新星应该会比预期得更加明亮。

当所有恒星的数据汇集在一起时，并没有发现这样的亮点，这意味着如果神秘的天体确实存在，也无法为超过40％的暗物质提供解释。

当然，没有任何理由认为，暗物质只能存在单一的结构。但这会使模型变得更加复杂。

伯克利宇宙物理中心的主要作者MiguelZumalacárregui说：“我可以想象它包含两种类型的黑洞，一个非常重，另一个非常轻；或是黑洞和未知粒子的组合。”

“但在这种情况下，其中一类元素比另一类重，并且它们的丰度必须足够高。”

为了满足相应的条件，不得不人为地拼凑出难以置信的解释。这就意味着“混合模型”理论在现阶段是一个完全不吸引人的命题。

同一支团队在尚未发表的研究论文中涉及数百颗恒星，将原始黑洞的潜在作用进一步削弱到23％以下。

如果你是暗物质的MACHO模型的忠实粉丝，我们不能说你毫无希望，但当前局面非常不利啊。

该研究发表在Physical Review Letters上。

本文译自 sciencealert，由 majer 编辑发布。