國(guó)際研究小組對(duì)已故的斯蒂芬·霍金預(yù)測(cè)的理論進(jìn)行了迄今為止最嚴(yán)格的測(cè)試，使用斯巴魯望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的觀測(cè)結(jié)果排除了原始黑洞(小于0.1毫米)構(gòu)成暗物質(zhì)的可能性。科學(xué)家們知道宇宙中85%的物質(zhì)是由暗物質(zhì)組成，它的引力阻止我們銀河系中的恒星飛離。

然而，利用地下實(shí)驗(yàn)或包括世界上最大的加速器——大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)在內(nèi)的加速器實(shí)驗(yàn)來(lái)探測(cè)此類(lèi)暗物質(zhì)粒子的嘗試，迄今都以失敗告終。

博科園：這使得科學(xué)家們開(kāi)始考慮霍金1974年提出關(guān)于宇宙大爆炸后不久誕生的原始黑洞存在理論，以及他關(guān)于黑洞可能構(gòu)成科學(xué)家們今天試圖發(fā)現(xiàn)，但難以捉摸的暗物質(zhì)很大一部分推測(cè)。由Kavli宇宙物理與數(shù)學(xué)研究所首席研究員Masahiro Takada、博士生Hiroko Niikura、教授Naoki Yasuda領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，以及來(lái)自日本、印度和美國(guó)的研究人員，利用引力透鏡效應(yīng)尋找地球和仙女座星系之間的原始黑洞。

引力透鏡效應(yīng)是由阿爾伯特·愛(ài)因斯坦首先提出的一種效應(yīng)，它表現(xiàn)為來(lái)自遙遠(yuǎn)物體(如恒星)光線的彎曲這是由于介入性大質(zhì)量物體(如原始黑洞)的引力作用所致。在極端情況下，這樣的光彎曲會(huì)使背景恒星看起來(lái)比原來(lái)亮得多。然而，引力透鏡效應(yīng)是非常罕見(jiàn)的事件，因?yàn)樗枰膳窍抵械囊活w恒星、一個(gè)充當(dāng)引力透鏡的原始黑洞，以及地球上的一個(gè)觀測(cè)者彼此完全一致。因此，為了最大限度地捕捉事件，研究人員使用了斯巴魯望遠(yuǎn)鏡上的超級(jí)suprim - cam，它可以一次拍攝到仙女座星系的整個(gè)圖像。

考慮到原始黑洞在星際空間中移動(dòng)的速度，研究小組拍攝了多張圖片，以便能夠捕捉到由于引力透鏡作用而在幾分鐘到幾小時(shí)內(nèi)變亮恒星的閃爍。在一個(gè)晴朗的夜晚，研究小組連續(xù)拍攝了190張仙女座星系照片，耗時(shí)7個(gè)小時(shí)。如果暗物質(zhì)由一個(gè)給定質(zhì)量的原始黑洞組成，在這種情況下質(zhì)量比月球還輕，研究人員預(yù)計(jì)將發(fā)現(xiàn)大約1000個(gè)事件。但經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，他們只能確定一個(gè)案例。

研究小組的結(jié)果顯示，原始黑洞的質(zhì)量不超過(guò)所有暗物質(zhì)質(zhì)量的0.1%。因此，這個(gè)理論不大可能是正確的研究人員現(xiàn)在正計(jì)劃進(jìn)一步發(fā)展他們對(duì)仙女座星系的分析，將研究的一個(gè)新理論是，通過(guò)引力波探測(cè)器LIGO發(fā)現(xiàn)的雙星黑洞是否真的是原始黑洞，這些研究結(jié)果發(fā)表在2019年4月1日的《自然天文學(xué)》上。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自:?Subaru Telescope?

參考期刊文獻(xiàn):《Nature Astronomy?》

DOI: 10.1038/s41550-019-0723-1

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