新浪科技综合|黑洞制造指南:宇宙大爆炸有没有留下原初黑洞?


新浪科技综合|黑洞制造指南:宇宙大爆炸有没有留下原初黑洞?
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新浪科技讯 北京时间8月11日消息 , 2016年 , LIGO(激光干涉引力波天文台)团队宣布首次发现来自数十亿前两个黑洞碰撞释放出的引力波 , 让全世界既惊讶又欣喜 。
这一发现除了带来一阵欣喜(和一些诺贝尔奖)之外 , 还有一个奇怪的小惊喜 。 这两个碰撞的黑洞的质量十分古怪 , 古怪的程度足以打开一个令人着迷的可能性:被LIGO听到碰撞的这两个黑洞 , 可能形成于宇宙诞生不到一秒的时间之内 。
黑洞制造指南
我们已经知道现代宇宙中的黑洞是如何形成的 。 从一颗恒星开始 , 这颗恒星越变越大 , 至少八倍太阳质量的恒星才能变成黑洞 。 接着 , 你等待恒星耗尽其所有可用的氢 , 这个过程也就需要那么几千万年的时间而已 , 没什么大不了的 。
等到生命的尽头 , 这颗恒星会在能量灾难——超新星爆发——中走向自我毁灭 。 在爆炸的火焰中 , 核心密度可以达到足够强烈的状态 , 以至于任何东西都无法抵抗那向内的引力 。 因此 , 在恒星的大部分物质向外爆发的同时 , 一小部分的恒星会向内坍缩 , 最终走向湮灭 , 变成一个黑洞 。
【新浪科技综合|黑洞制造指南:宇宙大爆炸有没有留下原初黑洞?】恒星越大 , 形成的黑洞也越大 , 这就是使得LIGO的观测结果尤其有趣 。 这两个碰撞的黑洞的质量分别是30倍太阳质量和35倍太阳质量 。 要得到如此巨大的黑洞 , 你要么有一颗真正巨大的恒星——其质量超过100倍太阳质量 , 要么你需要许多更小的黑洞合并才能得到如此大的黑洞 。
不过 , 在宇宙刚刚诞生那会 , 这两种情况似乎都不太可能发生 。 宇宙中压根不存在这么大的恒星(至少 , 目前是这样的) , 而且黑洞合并也不常见 。
因此:这些黑洞可能有着不同的起源 。
黑暗中的探索
充满原初黑洞的宇宙会是什么样子?这是一个成本昂贵的问题 , 但我们如果想要检验原初黑洞的理论的话 , 就先得回答这个问题 。
一方面 , 黑洞可能会随机地与其他物体碰撞 , 通过引力吸引其他物体 , 并造成混乱 。 质量为千克量级的黑洞 , 如果撞击地球的话 , 也足以引发地震 。 一个沉默的黑洞可能会拉开双星系统中的两颗恒星 , 或破坏整个矮星系 , 一个撞击了中子星的黑洞可能会引发可怕的爆炸 , 甚至假设中的第九行星也可能是一个大小不及网球的黑洞 。
在潜在的可探测性方面 , 有一个好处是 , 黑洞并非完全是100%的黑 。 它们也可能会通过所谓的“霍金辐射”的量子力学过程发出微弱的光 。 大的黑洞几乎不发光 。 和太阳同等质量的黑洞每年辐射出一个光子 , 大概需要10^60年才会失去所有质量 。 不过 , 较小质量的黑洞消失的时间也会更短 , 并在这个过程中释放出能量 。
爆炸的黑洞可能会扰乱早期宇宙 , 改变元素的丰度或宇宙微波背景的外观 , 或者 , 它们也可能是我们在天空中看到一些伽马射线爆发的原因 。
可惜尽管我们付出了种种努力 , 我们仍无法在我们如今看到宇宙中解释原初黑洞的存在 。 对于每一个可能的观测途径 , 原初黑洞都会造成非常多的混乱 , 我们不可能避开这些混乱 。
换句话说 , 尽管我们仍然很难解释LIGO目睹到的两个合并黑洞的质量 , 但如果你希望宇宙中存在这些原初黑洞 , 那么我们理应有其他的办法去检测到它们 。 (匀琳)

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