原初黑洞的存在“是真的嗎”?
LIGO-Virgo國際合作團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了雙黑洞系,兩個合并的黑洞可能是在宇宙誕生時刻形成的原初黑洞。日本京都大學(xué)的一個天體物理學(xué)團(tuán)隊正在收集更多的觀測證據(jù),以支持原初黑洞的假說,雙黑洞系的發(fā)現(xiàn)可能標(biāo)志了對原初黑洞的第一次證實。原初黑洞可能不再是理論的假說,而是真實存在的天體。LIGO-Virgo科學(xué)團(tuán)隊在2016年2月發(fā)布了一個在科學(xué)界引起震動的消息,他們第一次成功地探測到了引力波,拉開了引力波物理學(xué)探究的大幕。
《物理學(xué)評論通訊》發(fā)表了京都大學(xué)天體物理學(xué)團(tuán)隊的研究成果,兩個合并的黑洞不是傳統(tǒng)意義的黑洞,它們屬于原初黑洞的類型。兩個黑洞在合并過程中產(chǎn)生了引力波,黑洞質(zhì)量大約為太陽質(zhì)量的30倍,這種質(zhì)量范圍的黑洞在今日宇宙十分罕見。國際合作團(tuán)隊發(fā)布了引力波事件的相關(guān)數(shù)據(jù),很多天體物理學(xué)家思考了一個問題,中等質(zhì)量黑洞和雙黑洞系是如何形成的?

中等質(zhì)量黑洞有誕生的起點,有些科學(xué)家假設(shè),原初黑洞在宇宙大爆炸的極早期開始形成,它們在宇宙大世界的分布呈隨機(jī)的游離狀態(tài)。京都大學(xué)的科研人員相信,當(dāng)宇宙第一次出現(xiàn)原初黑洞時,原初的量子宇宙充滿了極其熾熱、稠密的物質(zhì)和能量,可能在某些物質(zhì)特別稠密的區(qū)域發(fā)生了引力塌縮作用,這與大質(zhì)量恒星形成的方式十分不同。原初黑洞的出現(xiàn)與宇宙起源時物質(zhì)和能量的不均勻分布密切有關(guān),它們在宇宙的誕生要比第一批恒星早很多。
京都大學(xué)的天體物理團(tuán)隊以廣義相對論為基礎(chǔ)估算了黑洞合并事件在目前天文時期的發(fā)生頻率,如果雙黑洞系統(tǒng)由原初黑洞構(gòu)成,從中暗藏了宇宙千分之一的暗物質(zhì),那么LIGO-Virgo科學(xué)合作團(tuán)隊搜索到的黑洞合并的頻次將會下降。1990年代,科學(xué)家廣泛討論了原初雙黑洞系的可能性,從那時到現(xiàn)在,科學(xué)家探測雙黑洞的熱情迅速消退,當(dāng)時的觀測數(shù)據(jù)顯示,它們的數(shù)量十分有限。到目前為止,科學(xué)家沒有發(fā)現(xiàn)原初黑洞活動的任何蹤跡, LIGO-Virgo科學(xué)合作團(tuán)隊的觀測結(jié)果表明,科學(xué)家可能第一次發(fā)現(xiàn)了原初黑洞。
京都大學(xué)的研究團(tuán)隊表示,有關(guān)宇宙如何開端的理論模型和語言表述還不夠精確和完善,在學(xué)界引起了很多質(zhì)疑和熱烈的討論。有些宇宙起源的理論模型預(yù)測了原初黑洞的存在,LIGO-Virgo科學(xué)合作團(tuán)發(fā)現(xiàn)了引力波,引力波的探測成果有助于人們揭示宇宙早期狀態(tài)的特征,為原初黑洞的探測提供關(guān)鍵的線索。只有掌握足夠的觀測數(shù)據(jù),才可能最終證實原初黑洞存在與否。

(編譯:2016-7-31)