美國國家航空航天局Nancy Grace Roman望遠(yuǎn)鏡將搜尋宇宙大爆炸遺留下來的微小黑洞

2025-12-10 18:30:09 分類：休閑 閱讀(6168)

一幅插圖顯示南希·格雷斯羅馬太空望遠(yuǎn)鏡被原始黑洞包圍。（圖片來源：uux.cn/Robert Lea（與Canva共同創(chuàng)作）/美國國家航空航天局）
（神秘的航空航天地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（Robert Lea）：黑洞周正在如火如荼地進(jìn)行，為了慶祝，局N鏡天津找酒店上門(同城酒店上門)vx《1662-044-1662》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)美國國家航空航天局解釋了其下一個(gè)主要天文儀器Nancy Grace Roman太空望遠(yuǎn)鏡將如何尋找可以追溯到宇宙大爆炸的望遠(yuǎn)微小黑洞。
當(dāng)我們想到黑洞時(shí)，搜尋我們傾向于想象巨大的宇宙宇宙怪物，比如質(zhì)量是大爆的微洞太陽幾十到幾百倍的恒星質(zhì)量黑洞。我們甚至可以想象質(zhì)量是炸遺太陽數(shù)百萬（甚至數(shù)十億）倍的超大質(zhì)量黑洞位于星系的中心，并主宰著它們的留下周圍環(huán)境。
然而，小黑科學(xué)家們推測，美國宇宙中也可能存在質(zhì)量遠(yuǎn)低于地球、航空航天質(zhì)量相對較輕的局N鏡黑洞。這些黑洞的望遠(yuǎn)質(zhì)量可能與一顆大型小行星的質(zhì)量一樣低。科學(xué)家們還認(rèn)為，搜尋天津找酒店上門(同城酒店上門)vx《1662-044-1662》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)這樣的黑洞從138億年前的黎明就已經(jīng)存在了。
這些黑洞被恰當(dāng)?shù)孛麨椤霸己诙础保匀患兇馐抢碚撋系模ㄓ?026年末發(fā)射的Roman可能會(huì)改變這一點(diǎn)。
加州大學(xué)圣克魯斯分校的博士后研究員William DeRocco領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)研究Roman如何揭示這些古老的微小黑洞的團(tuán)隊(duì)，他說：“探測一批地球質(zhì)量的原始黑洞對天文學(xué)和粒子物理學(xué)來說都是令人難以置信的一步，因?yàn)檫@些物體不可能通過任何已知的物理過程形成。”。，他在一份聲明中說：“如果我們找到它們，它將震撼理論物理學(xué)領(lǐng)域。”
當(dāng)涉及到事件視界時(shí)，質(zhì)量很重要
有史以來被證實(shí)存在的最小黑洞是恒星質(zhì)量黑洞，它是在大質(zhì)量恒星耗盡其核心核聚變所需的燃料時(shí)產(chǎn)生的。一旦這種融合停止，這些恒星就會(huì)在自身引力的影響下坍塌。通常來說，恒星留下恒星質(zhì)量黑洞所需的最小質(zhì)量是太陽的八倍——任何更輕的黑洞，恒星都將以中子星或悶燒白矮星的形式結(jié)束生命。
然而，宇宙誕生之初的條件與現(xiàn)代截然不同。當(dāng)宇宙處于高溫、稠密和湍流狀態(tài)時(shí)，它可能會(huì)讓更小的物質(zhì)團(tuán)坍塌并產(chǎn)生黑洞。
所有黑洞都“始于”一個(gè)被稱為“視界”的外部邊界，在這個(gè)邊界之外，即使是光也無法逃脫它們的引力影響。視界與黑洞中心奇點(diǎn)的距離由黑洞的質(zhì)量決定，中心奇點(diǎn)是所有物理定律都被打破的無限密集點(diǎn)。
這意味著，質(zhì)量約為太陽24億倍的超大質(zhì)量黑洞M87*的視界直徑約為154億英里（248億公里），而質(zhì)量為30個(gè)太陽的恒星質(zhì)量黑洞的視界寬度約為110英里（177公里）。另一方面，一個(gè)地球質(zhì)量的原始黑洞的視界不會(huì)寬過一角硬幣。質(zhì)量相當(dāng)于小行星的原始黑洞的視界寬度小于質(zhì)子。

一組原始黑洞的插圖。（圖片來源：uux.cn美國國家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心）
支持原始黑洞概念的科學(xué)家認(rèn)為，當(dāng)宇宙經(jīng)歷一輪我們稱之為大爆炸的初始膨脹時(shí)，它們就會(huì)誕生。當(dāng)宇宙以比光更快的速度沖出時(shí)（這是可能的，因?yàn)楸M管在太空中沒有什么東西能比光移動(dòng)得更快，但太空本身也能），科學(xué)家們認(rèn)為，比周圍環(huán)境密度更大的區(qū)域可能已經(jīng)坍塌，產(chǎn)生了低質(zhì)量黑洞。
然而，許多研究人員并不支持當(dāng)前宇宙中存在原始黑洞的概念，這是因?yàn)樗沟俜摇せ艚稹?br>黑洞會(huì)死嗎？
斯蒂芬·霍金最具革命性的理論之一表明，即使是黑洞也不可能永遠(yuǎn)存在。這位偉大的物理學(xué)家認(rèn)為黑洞“泄漏”是一種熱輻射，這個(gè)概念后來以他的名字命名為“霍金輻射”。
當(dāng)黑洞泄漏霍金輻射時(shí)，它們會(huì)失去質(zhì)量并最終爆炸。黑洞的質(zhì)量越小，泄漏霍金輻射的速度就越快。這意味著，對于超大質(zhì)量黑洞來說，這一過程所需的時(shí)間將超過宇宙的壽命。但是微小的黑洞會(huì)泄漏得更快，因此死亡的速度也會(huì)更快。
因此，解釋原始黑洞是如何在138億年的時(shí)間里不被“撲通”的是一個(gè)挑戰(zhàn)。如果羅曼成功地發(fā)現(xiàn)了這些宇宙化石，這將構(gòu)成對物理學(xué)許多原理的重大反思。

一張信息圖顯示了如果霍金輻射泄漏，各種大小的黑洞預(yù)計(jì)能存活多久。（圖片來源：uux.cn美國國家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心）
巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)家凱拉什·薩胡沒有參與這項(xiàng)研究，他在聲明中說：“這將影響從星系形成到宇宙暗物質(zhì)含量再到宇宙歷史的方方面面。”。“確認(rèn)他們的身份將是一項(xiàng)艱巨的工作，天文學(xué)家需要很多說服力，但這是非常值得的。”
探測原始黑洞也絕非易事。像任何黑洞一樣，這些空洞將被視界束縛，既不發(fā)光也不反射光。這意味著探測它們的唯一方法是使用阿爾伯特·愛因斯坦在1915年提出的廣義相對論原理。
與愛因斯坦合作
廣義相對論預(yù)測，所有有質(zhì)量的物體都會(huì)在空間和時(shí)間的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生彎曲，統(tǒng)一為一個(gè)稱為“時(shí)空”的四維實(shí)體。當(dāng)背景光源的光穿過彎曲時(shí)，其路徑是彎曲的。光越靠近透鏡對象通過，其路徑就越彎曲。這意味著來自同一物體的光可以在不同的時(shí)間到達(dá)望遠(yuǎn)鏡。這被稱為引力透鏡。
當(dāng)透鏡物體像星系一樣質(zhì)量驚人時(shí)，背景源可能會(huì)轉(zhuǎn)移到一個(gè)明顯的位置，甚至出現(xiàn)在同一圖像中的多個(gè)位置。如果透鏡化物體的質(zhì)量較小，就像原始黑洞一樣，透鏡化效應(yīng)較小，但它會(huì)導(dǎo)致可以檢測到的背景源變亮。這就是所謂的微透鏡效應(yīng)。

一張圖表顯示了一個(gè)引起引力透鏡的原始黑洞，揭示了羅馬太空望遠(yuǎn)鏡的存在（圖片來源：uux.cn/Robert Lea（與Canva共同創(chuàng)建）/美國國家航空航天局）
目前，微透鏡在探測無賴行星或在銀河系中漂移而沒有母恒星的世界方面發(fā)揮了巨大作用。這揭示了大量與地球質(zhì)量差不多的無賴——不僅僅是理論上的；事實(shí)上，模型可以預(yù)測。根據(jù)這種模式，科學(xué)家預(yù)測羅曼將把對地球質(zhì)量無賴的探測增加十倍。
這些天體的豐富性引發(fā)了人們的猜測，即其中一些地球質(zhì)量的天體實(shí)際上可能是原始黑洞。DeRocco說：“無法根據(jù)具體情況區(qū)分地球質(zhì)量黑洞和流氓行星。”。“羅曼將在統(tǒng)計(jì)學(xué)上非常有力地區(qū)分兩者。”
Sahu說：“這是一個(gè)令人興奮的例子，說明了額外的科學(xué)家可以利用Roman在尋找行星時(shí)已經(jīng)獲得的數(shù)據(jù)來做一些事情。”。“無論科學(xué)家是否找到地球質(zhì)量黑洞存在的證據(jù)，結(jié)果都很有趣。無論哪種情況，這都將加強(qiáng)我們對宇宙的理解。”
該團(tuán)隊(duì)的研究于1月發(fā)表在《物理評論D》雜志上。