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暗物质不是由微小的黑洞组成

一个国际研究小组已经将已故斯蒂芬霍金推测的理论推向了迄今为止最严格的测试,他们的结果排除了小于十分之一毫米的原始黑洞构成大部分暗物质的可能性。他们研究的细节已在本周的自然天文学中发表。

科学家们知道,宇宙中85%的物质都是由暗物质组成的。它的引力阻止了我们银河系中的恒星分开。然而,到目前为止,尝试使用地下实验或加速器实验(包括世界上最大的加速器,大型强子对撞机)探测到这种暗物质粒子已经失败。

这导致科学家们考虑霍金1974年关于大爆炸后不久出生的原始黑洞存在的理论,以及他猜测它们可能构成科学家今天试图发现的难以捉摸的暗物质的很大一部分。

由Kavli宇宙物理和数学研究所首席研究员Masahiro Takada领导的国际研究团队,博士候选人学生Hiroko Niikura,Naoki Yasuda教授,包括来自日本,印度和美国的研究人员,都使用了引力透镜效应寻找地球和仙女座星系之间的原始黑洞。引力透镜是阿尔伯特爱因斯坦首先提出的一种效应,它表现为由于诸如原始黑洞之类的介入大质量物体的引力作用而产生的来自诸如恒星之类的远距离物体的光线的弯曲。在极端情况下,这种光线弯曲会使背景恒星显得比原来更亮。

然而,引力透镜效应是非常罕见的事件,因为它需要仙女座星系中的恒星,作为引力透镜的原始黑洞,以及地球上的观察者彼此完全一致。因此,为了最大限度地发现捕获事件的机会,研究人员在夏威夷的斯巴鲁望远镜上使用了Hyper Suprime-Cam数码相机,可以一次拍摄仙女座星系的整个图像。考虑到原始黑洞预计会在星际空间中移动的速度有多快,该团队拍摄了多张图像,以便能够捕捉到恒星的闪烁,因为它会因为引力透镜而变亮几分钟到几小时。

在一个晴朗的夜晚,连续190个连续拍摄的仙女座星系的照片超过7小时,该团队搜索了数据,寻找潜在的引力透镜事件。如果暗物质由给定质量的原始黑洞组成,在这种情况下质量比月亮轻,研究人员预计会发现大约1000个事件。但仔细分析后,他们只能确定一个案例。该团队的结果显示,原始黑洞的贡献不超过所有暗物质质量的0.1%。因此,理论不太可能。

研究人员正在计划进一步发展他们对仙女座星系的分析。他们将研究的一个新理论是找出由引力波探测器LIGO发现的二元黑洞是否实际上是原始黑洞。

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