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黑暗物质是由原始黑洞组成的吗?

时间:2018-05-14

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侏儒不规则星系IC1613。天文学家想知道原始黑洞是否构成了宇宙中的暗物质,这表明具有暗物质晕的微弱矮星系的形状可能会揭示出答案。 NASA / JPL-加州理工学院/ SSC

在上个世纪,研究星系运动和宇宙微波背景辐射特征的天文学家们认识到宇宙中的大部分物质是不可见的。宇宙中约84%的物质是暗物质,其中大部分位于星系周围的晕圈中。它被称为暗物质,因为它不发光,但它也是神秘的:它不是由原子或其通常的成分如电子和质子组成。

与此同时,天文学家观察到黑洞的影响,最近甚至检测到一对合并黑洞的引力波。黑洞通常是在大质量恒星爆炸性死亡的过程中形成的,这个过程可能需要几亿年才能形成一颗恒星,与周围的气体结合,发展并最终死亡。推测存在于早期宇宙中的一些黑洞,但在早期宇宙中可能没有足够的时间来发生正常的形成过程。已经提出了一些替代方法,如原始气体的直接塌陷或与宇宙膨胀有关的过程,并且可能已经产生了许多这些原始黑洞。

CfA天文学家朱启荣带领一组四位科学家调查今天的黑暗物质是否由原始黑洞构成的可能性,并跟踪了以前发表的建议。如果星系光晕由黑洞构成,它们应该具有与由奇特粒子构成的光晕不同的密度分布。还有一些其他的不同点 - 黑洞的光晕有望在银河系演化的早期形成,而不是其他类型的光晕。科学家们认为,观察微弱矮星系晕星中的恒星可以探测这些效应,因为矮星系很小而且很微弱(它们只发出几千个太阳光),因此可以更容易地发现轻微的影响。该团队进行了一系列计算机模拟来测试矮星系光晕是否可能揭示原始黑洞的存在,并且他们发现它们可以:恒星和原始晕圈黑洞之间的相互作用应该略微改变恒星分布的大小。天文学家还得出结论,这些黑洞的质量需要在大约2到14个太阳质量之间,正好在这些奇特物体的预期范围内(虽然小于最近由引力波探测器发现的黑洞),并且与其他研究。然而,该小组强调,所有模型仍然没有定论,暗物质的性质仍然难以捉摸。

出版物:朱启荣等,“原始黑洞为暗物质:紧致超微小矮星的约束”,MNRAS 476,2,2018; DOI:10.1093 / mnras / sty079

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