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白洞或是暗物质主要组成部分 早在大爆炸前就已经存在

时间:2018-08-05 12:41:16 浏览量:
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一项新研究发现,白洞——理论上与黑洞绝对对立——可能是占到宇宙中物质大部分、颇为神秘的暗物质的主要组成部分。研究人员称,部分白洞甚至在形成宇宙的“大爆炸”之前就已经存在。

白洞或是暗物质主要组成部分 早在大爆炸前就已经存在白洞或是暗物质主要组成部分 早在大爆炸前就已经存在

黑洞引力极其强大,甚至连光——宇宙中速度最快的物质——都难以逃脱它们的束缚。围绕黑洞核心、不可见的球形边界标志着其临界点,被称为事件视界。

黑洞是爱因斯坦广义相对论的一个预言。另一个预言被称为白洞,与黑洞正好相反:黑洞的事件视界没有任何物质可以逃脱,白洞的事件视界没有任何物质可以进入。

先前的研究表明,黑洞和白洞是相互关联的,物质和能量落入黑洞中,可能会出现在宇宙中其他地方或另一个宇宙的白洞中。2014年,法国艾克斯-马赛大学理论物理学家卡罗·罗维利(Carlo Rovelli)及其同事提出,黑洞和白洞可能以另外一种方式相关联:当黑洞死亡时,它们可能会变成白洞。

在二十世纪七十年代,理论物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)通过计算认为,所有黑洞都应该通过发出辐射来蒸发质量。预计失去更多质量的黑洞会缩小并最终消失。

然而,罗维利及其同事认为,如果空间和时间是量子组成的——即由被称为量子(quanta)的不可分割的量组成——不断缩小的黑洞不会消失。时空是量子,对它的研究,试图将可以解释引力性质的广义相对论与能够描述所有已知粒子行为的量子力学,统一成一种能够解释宇宙中所有力的理论。

罗维利及其团队在2014年进行的研究中认为,一旦黑洞蒸发到不能再继续缩小的程度——原因是时空不能被压缩到更小的物质中,垂死的黑洞会反弹,形成白洞。

罗维利向Space.com表示,“我们偶然发现,黑洞在蒸发过程结束时会形成白洞。”

目前的理论认为,在恒星演化为超新星时会形成黑洞,超新星把恒星遗骸压缩成黑洞中心被称作奇点的密度无限大的点。罗维利及其同事之前估计,质量与太阳相当的恒星,要演化成白洞,需要的时间约为宇宙年龄的1千万亿倍。

然而,二十世纪六、七十年代的研究表明,黑洞可能在大爆炸之后的1秒钟内生成,原因就在于炽热、迅速膨胀的新生宇宙中密度的随机波动。这些波动可能把物质集中在某些区域,引起坍塌从而形成黑洞。罗维利及其同事指出,这些所谓的原始黑洞要远小于恒星演化形成的黑洞,可能在宇宙“有生之年”死亡形成白洞。

即使是直径很小的白洞,其质量可能也相当大,就像比沙粒还小的黑洞,其质量超过月球一样。目前,罗维利及其论文共同作者、西班牙巴斯克大学研究人员弗朗西斯卡·维多托(Francesca Vidotto)认为,这些微小的白洞可能构成了暗物质。

虽然暗物质被认为占到宇宙中所有物质的六分之五,但科学家并不知道它是由什么构成的。顾名思义,暗物质是隐形的;它不会发射、反射甚至阻挡光线。因此,暗物质目前只能通过其对正常物质的引力效应来追踪。暗物质的性质是目前科学领域最大的奥秘之一。

像太阳邻近恒星运动所揭示的那样,暗物质密度约为0.01太阳质量/立方秒差距。

这些白洞不会发出任何辐射,并且由于远远小于光的波长,因此它们是不可见的。罗维利说,如果一个质子碰巧撞击了其中一个白洞,那么这个白洞“会简单地反弹开”。

他补充说,“它们不能吞下任何东西。”如果一个黑洞遇到一个白洞,结果会是一个更大的黑洞。罗维利和维多托进一步提出,宇宙中一些白洞生成的时间实际上可能早于大爆炸。他表示,未来的研究将探索,前一个宇宙中的这些白洞如何解释为什么当前宇宙中的时间只能向前流动,而非相反。

编辑:时雨
关键词: 白洞
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