星云|原初黑洞是暗物质“卧虎藏龙”之地恒星|超新星爆发|猎户座

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对宇宙原初黑洞的发现可能解开暗物质的神秘性，暗物质在宇宙中是最普遍存在的物质，占到整个宇宙物质成分的85% ，但人们目前仅知道无处不在的暗物质，却没有发现它们真实存在的迹象。科学家设想了很多暗物质粒子的候选对象，诸如：WIMPs ，轴子之类的奇异粒子，除了暗物质粒子的候选对象以外，暗物质还可能与黑洞的存在方式有关，暗物质“出生地”可能打上了黑洞的标签，这不是从大质量的死亡恒星形成的黑洞，不是寄居在每个星系中心的超大质量黑洞，而是在宇宙大爆炸之后不久形成的原初黑洞。
大多数刻画原初黑洞的理论模型都依赖于理论的推测或假说，在宇宙诞生之后的最初几毫秒形成了原初黑洞，理论模型给出了原初黑洞大小的尺度，它们从微小的、质量只有一个小山峰大小的黑洞到巨大的、比太阳质量高出了几十倍的黑洞。科学家为了观测原初黑洞颇费了一番周折，他们想出了各种方法，但一直没有找到它们存在的任何迹象，原初黑洞因此不是受到普遍关注的暗物质的解决方案。对暗物质现象的解释依赖于大量原初黑洞的产生，这些隐藏了暗物质的原初黑洞在宇宙的舞台“四面埋伏” ，而暗物质逃避了人们的检测，它们的“在世”仅通过自身的引力作用得以表现，比如：星系的引力透镜效应可能折射出原初黑洞的身影。
科学家最近探测到了引力波，最新的发现产生了“溢出效应” ，其中包括人们对暗物质黑洞兴趣的火种被点燃， LIGO国际合作团队的观测结果显示了两个黑洞的碰撞与合并事件，它们的总质量大约是太阳的30倍。奇怪的天体是晚期恒星经过塌缩之后形成的黑洞，这两个黑洞的质量不大不小，它们属于天文学家通常在星系团发现的中等质量的典型黑洞，但很难想象LIGO合作团队发现的两个黑洞是通过死亡恒星的塌缩作用形成的，但两个黑洞通过合并形成了一个质量更大的黑洞， LIGO合作团队通过对引力波源的计算分析发现了黑洞，两个黑洞落入了原初黑洞模型的质量范围，处在黑洞模型的质量上限，同时，两个黑洞也落入了暗物质模型的质量范围。不排除这类黑洞成为暗物质候选对象的可能。
最近在《天体物理学杂志通讯》发表的一篇论文给出了一个新颖的观点：LIGO合作团队发现的中等质量黑洞可能适用于对暗物质“藏身之地”的解释，为了支持这个奇特的观点，科学家亚历山大·卡什林斯基仔细分析了宇宙红外线背景辐射的涨落信号，不同于宇宙微波背景辐射或宇宙大爆炸之后遗存的热辐射，宇宙红外线背景辐射由范围广泛分布的红外线引起，诸如：星系的受热气体，红外线背景辐射的涨落现象显示了红外线的来源。卡什林斯基将红外线的涨落信号和已知的来源分布——诸如：星系来源的分布进行了比较，他发现其中一些红外线的涨落不能由已知的来源得到解释，也许有其它的来源解释了红外线的涨落，而涨落的尺度与LIGO合作团队发现的在黑洞内的暗物质分布保持一致，他因此判断黑洞最终可能解释暗物质现象。
然而，卡什林斯基做出的结论有很多值得推敲的地方，科学家找到了一些谨慎分析的理由。除了黑洞的模型以外，还有其它的理论模型能够解释红外线背景辐射的涨落现象，有一些事实说明， LIGO合作团队发现的黑洞的质量相当于30个太阳质量，他们还不知道这个数量级的黑洞在宇宙中是常见的，还是罕见的？对宇宙红外背景和从两个黑洞合并过程中发出引力波的更多观测有助于回答这一问题。观测结果可能证实由LIGO合作团队发现的中等质量级别的黑洞在宇宙中十分常见，暗物质的最大神秘性最终能够破解，宇宙原初黑洞也许是形成暗物质的源泉。
【星云|原初黑洞是暗物质“卧虎藏龙”之地】（编译：2016-5-27）