@ 2017.09.04 , 16:00
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新理论:黑洞可能形成于宇宙早期

新理论:黑洞可能形成于宇宙早期
credit: 123RF

加州大学洛杉矶分校的物理学家们提出了新的理论,阐述了宇宙中最初的黑洞是如何形成的,以及它们在金、铂和铀等重元素的产生过程中所起的作用。这些物理学家的两篇论文被发表在《物理评论快报》上。

在天体物理学中,一直存在这样一个的问题:宇宙最初的黑洞是在宇宙大爆炸后几秒就形成了,还是在最早的那些恒星的死亡期间(大爆炸几百万年后)形成的。

加州大学洛杉矶分校物理学教授Alexander Kusenko与其研究生Eric Cotner,提出了一个简单却令人信服的新理论。他们认为:最初的黑洞可能形成宇宙大爆炸不久后,恒星开始闪耀之前。有天文学家曾说过,这些所谓的原始黑洞也许可以用来解释宇宙中部分甚至全部的神秘暗物质,而且它们可能孕育了那些存在于星系中心的超大质量黑洞。同时,新的理论还认为原始黑洞可能有助于自然界中重元素的形成。

研究人员认为,在宇宙大爆炸不久后,能量场先是均匀弥漫于整个宇宙。在宇宙迅速膨胀之后,整个均匀的能量场分裂成团块。然后,重力使得这些团块互相吸引并合并在一起。接着,这些生长的团块中的一小部分变得足够致密从而形成了黑洞。

Kusenko表示,他们的假设是相当客观的,不依赖于任何他所谓的 “不可能的巧合”(其它解释原始黑洞的理论所要使用的“不可能的巧合”)。

他们的论文表示,通过天文观测法来寻找这些原始黑洞是有可能的。其中一种方法便是测量恒星亮度的微小变化,因为这种变化可能是由一个在地球与被观测恒星之间的原始黑洞的引力作用造成的。今年早些时候,一群来自美国和日本的天文学家们就发表了一篇论文,表示他们在附近的星系发现了一颗恒星,它时而明亮时而暗淡,就像有一个原始黑洞在它与地球之间一样。

而在一个独立的研究中,Kusenko、Volodymyr Takhistov(加州大学洛杉矶分校的博士后研究员)以及George Fuller(加州大学圣地亚哥分校的教授)认为:原始黑洞在金、银、铂和铀等重元素的形成过程中可能起着重要作用。

这些重元素的起源对研究人员来说一直是一个谜。“科学家们知道这些重元素的存在,但他们不知道这些元素是如何形成的。”Kusenko说道:“这真让人感到难堪。”

加州大学洛杉矶分校的研究表明,原始黑洞偶尔会与中子星(超新星爆发后留下的城市大小的旋转残骸)产生碰撞,并沉入中子星内部。Kusenko表示:当这种情况发生时,原始黑洞开始从内部消耗中子星,整个过程大约需要10000年。当中子星收缩时,它会旋转得更快,最终导致一些小碎片脱落并飞走,而这些富含中子物质的碎片便可能是中子融合成更重的元素的场所。“然而,一个中子星捕捉黑洞的概率是相当低的。”Kusenko说道:“我们的理论与某些星系中重元素富集的观测结果是一致的。” 同时,原始黑洞与中子星碰撞产生重元素的理论也解释了天体物理学中长期存在的一个谜——为什么在银河系中心基本看不到中子星。

这个冬天,Kusenko和他的同事们会与普林斯顿大学的科学家们合作,一起建立中子星与黑洞相互作用产生重元素的计算机模型。通过将这些模拟结果与附近星系中的重元素观测结果进行比较,研究人员希望确定原始黑洞是否确实有助于自然界中重元素的形成。

本文译自 phys,由译者 Lough 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 13+1

  1. 3553083

    额 所以宇宙大爆炸前是什么?一个极端致密的点?或者一个极端致密的物体?那这个物体外面是什么?虚空?如果是虚空的话,是什么把整个宇宙这么大的物体压缩成那么致密的一个点……如果不是虚空,那得是啥样的物体把整个宇宙压缩成那样然后产生了大爆炸,大爆炸之后,宇宙之外的那些物质去哪里了……

    [3] XX [23] 回复 [5]
  2. 安助的大西洋
    @2 months ago
    3553090

    我觉得起码是宇宙冷却到氢氦之类的元素开始产生之后才有黑洞吧。也就是说黑洞是和第一批恒星一起诞生的。

  3. 3553123

    大爆炸之前,整个宇宙就只是一个点,除此以外没有时间和空间,爆炸后,那个点就变成了整个宇宙空间和物质,并且始终在加速膨胀;宇宙之外并不是虚空,并不是蛋壳和外面的空间的关系,因为根本不存在外面这样一个概念;就好比internet,所有数据和硬件构成了整个网络世界,这个世界还在不断扩大,然而网络世界并不存在边界,也就没有边界之外是什么的问题。

    [17] XX [3] 回复 [1]
  4. 萝卜特八
    @2 months ago
    3553124

    恩,迟早物理学家们会发现,银河系外面的宇宙早都被吃掉了,必须新发明一套理论来解释这种现象

  5. 3553208

    不存在大爆炸之前的世界,因为那个时候时间和空间都不存在

  6. 3553214

    我就看看一年里科学家到底能吹多少新理论

  7. 脑子坏掉了
    @2 months ago
    3553258

    @安助的大西洋:
    为什么?

    黑洞里不存在任何的原子结构,为什么要先有氢原子?

  8. 安助的大西洋
    @2 months ago
    3553293

    @脑子坏掉了: 我的意思是,在物质没有形成之前,宇宙里只有能量吧?没有质量怎么有引力坍缩成黑洞呢?能量的不均匀才导致物质的不均匀,才会有物质密度大的地方逐步吸引更多的物质,最后形成恒星或者黑洞。

  9. 3553461

    @安助的大西洋: 找个介绍早期宇宙形成的、靠谱的PPT看看吧,并不是能量直接到氢氦的。
    @萝卜特八: 银河系外恒星很早就被观测到了,系外行星也已经被观测到了。

  10. 3553561

    竟然有人把宇宙和网络相类比?

  11. 3553584

    我认为至少原子退耦之后才有可能形成黑洞, 否则 +1氢核与+2氦核斥力太大物质无法成团
    当足够冷时电子和氢与氦核结合成中性原子物质才有可能成团(~377-380k year later)

    由于当时宇宙无金属, 聚变星形成困难, 大团物质不经聚变直接坍缩为超大质量黑洞
    黑洞形成的冲击和之后的吸积盘辐射及喷流, 持续搅动压缩较近物质(~380M year later)

    使得以黑洞为中心的引力结构中批量生成蓝胖子, 星空时代逐渐降临了(~560M year later)

    之后的故事就由赫罗图接上了

    上面未必正确, 下面全是胡诌耗时耗脑请跳过…

    大爆炸之前是无意义但大爆炸起因是有意义的
    大爆炸之前之所以无意义是由于之前这个字眼的含时性造成的
    简而言之目前时间概念由光速定义
    而大爆炸事件光锥的过去朝向或无定义(无法定义、不可定义、甚至是无)
    别问我为啥或无定义, 要问就自己问裸奇点去…

    量子泡沫中浮现出一种自催化事物
    它借由概率涨落获得足够能量产生了大爆炸
    也就是真空相变

    不排除, 这种真空相变曾出现过或多次出现, 但都不成核, 与现今宇宙的关系和是否互相有影响也未知

    谁要有兴趣就自己研究, 这破玩意一没证据、二没观测、三不可能赚钱、四谁敢发表就会被认为是疯子

    研究宇宙结局也是一样, 因有很多大拿曾发表示过意见, 所以境遇会好点, 但也可能被认为是要搞邪教抓起来

  12. 3553689

    感觉和权威搞好关系,再认识几个编辑,晚上睡不着想几个惊人的观点,就可以在某些学术界混了。比如,红学界。

  13. 兔宝宝
    @1 month ago
    3556063

    其实我们整个宇宙就是一个大黑洞,宇宙外面还是和我们一样无尽无边的宇宙,想要从我们这个宇宙逃离,光速显然是办不到的,只能通过虫洞

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