最近关于“黑洞是暗能量来源”的新闻引起了很多人注意,黑洞是驱动宇宙膨胀的神秘力量,并且黑洞可能会随着宇宙一起增长。这个开创性的发现可能会最终揭示黑洞的真实面目。该结论是由夏威夷大学领导的九个国家的17名研究人员组成的团队得出的,这项工作发表在《天体物理学杂志》和《天体物理学杂志快报》。他们对星系中央黑洞开展的观测结果表明,黑洞可能是暗能量的来源,这与爱因斯坦理论预测的结果一致。如果最新研究获证实,困扰科学家20多年的暗能量起源之谜或得到解决,这将彻底改变宇宙学面貌。从20世纪90年代开始,人们发现宇宙正在膨胀,可随着时间的推移,天文学家发现宇宙膨胀的速度随着时间的推移并不是恒定的!一切都在以越来越快的速度远离其他一切。这很难解释宇宙中所有物体之间的引力效应。
为了解释这一现象,科学家引入了“暗能量”这个概念,它比引力更强,负责驱动这种加速膨胀,将一切不断拉开。关于暗能量目前我们对它知之甚少。暗物质至少我们还能通过引力透镜间接地观察它,推断它大概在哪个位置,但暗能量真的就像是隐藏在宇宙间的幽灵,从种种迹象我们知道应该有这么个东西,但是至于它在哪儿、究竟是什么,我们都一无所知。而这次,研究人员认为他们或许发现了这个幽灵的藏身之处,就是黑洞。这与爱因斯坦的引力理论所预测的一种现象一致。这一结果可能意味着,我们的宇宙微波辐射背景图不需要增加任何新东西来解释暗能量:黑洞与爱因斯坦的引力相结合,就是问题的源头。在正式进入今天的主题之前,问下屏幕前的您,黑洞和暗能量存在联系吗?请在评论区打出来,感谢支持。
在宇宙中,黑洞大概分为2种。其中一种是恒星黑洞,简单来说就是大质量的恒星在进入生命末期之后,其内部就会坍缩变成黑洞;而且在这里最关键的一个条件就是并不是所有的恒星最终都会形成黑洞。只有那些质量大约在太阳质量25倍以上的恒星,最后才会形成黑洞。而另一种是原初黑洞,又称为太初黑洞,这类黑洞不是由大质量恒星的引力坍缩形成的,而是来源于宇宙早期大爆炸暴涨时物质的超高密度。简而言之,就是宇宙在早期由于局域空间的物质分布过于密集,导致物质直接坍塌所形成的黑洞。它们的形成机制有别于通常情况下恒星坍缩形成的黑洞。无论是恒星级黑洞还是原初黑洞,它们的增长通常来说主要靠的是吸积物质或者吞并其他黑洞。但是对于椭圆星系中的那些拥有数十亿倍太阳质量的超大质量黑洞来说,它们的个头实在太大了,大到从宇宙诞生到现在,也形成不了这么大的黑洞。
为此很多人也提出了各种猜想:有说这类黑洞的前身可能是个超大质量的恒星,也有说它是由一个上百万个恒星组成的超大质量恒星团集体塌缩而成;甚至还有说它可能是由暗物质形成的黑洞种子演化而来,一时间众说纷纭。为了解释超大质量黑洞的增长,该团队研究了跨越90亿年的数据。研究人员观察了一种称为巨型椭圆星系的特殊类型的星系。这些星系除了附近的一些现代星系外,还有一些几十亿年前位于宇宙不同时期的星系。然后他们对这些星系中心黑洞的质量以及星系内的恒星质量进行了比较分析。对于这些椭圆星系来说,它们通常已经过了大批量诞生恒星的阶段,可以说进入了休眠状态。所以对中心黑洞来说它基本上已经不再怎么增长。然后,研究小组将这些椭圆星系的观测结果,与大约66亿年前的本地星系进行了比较,结果发现,中小型黑洞比90亿年前大了7到20倍,这个增长比预测的要大得多,无法用吸积或并合来解释。因此研究团队提出了一种解释:黑洞可能包含暗能量,且与宇宙的膨胀相耦合:随着宇宙不断膨胀,黑洞质量不断增加。
于是他们假设了个耦合参数K,如果K=0则说明两者没有关系;如果K=2则说明两者有着强耦合关系,结果发现,在所有的样本中K值看起来都是2,也就是说黑洞的质量增长和宇宙的膨胀在数值上相关,这意味着这些黑洞和暗能量之间似乎有着某种联系。这一现象被称为“宇宙耦合”。宇宙耦合是一个物理学术语,指的是黑洞与宇宙膨胀之间的相互作用。根据一些研究,黑洞可能包含暗能量,也就是推动宇宙加速膨胀的神秘力量。随着宇宙不断膨胀,黑洞的质量也不断增加,这种现象被称为“宇宙耦合”。这是爱因斯坦引力理论中新预测的现象,只有当黑洞被置于不断进化的宇宙中时才可能发生。这一解释与爱因斯坦提出的广义相对论结果一致。爱因斯坦认为,宇宙的主要组成部分是时空本身包含的一种能量——真空能,其导致宇宙加速膨胀,黑洞包含真空能。这个模型巧妙地为宇宙中的暗能量提供了一个可能的起源。它还规避了影响一些黑洞研究的数学问题,因为它避免了在中心建立奇点的需要。
自然,这个说法遭到了天文和物理界的普遍质疑。特别是,研究团队声称,他们的观察构成了耦合的证据,美国天体物理学家“罗伯特·沃尔德”在最近一期的节目中谈到了这个问题。”该团队以99.8%的置信度确定K具有非零值。虽然,表面上令人信服,但这个结论归结为一种假定的关系。总的来说,对于“黑洞是暗能量来源”这个观点,目前仅仅是在某些数值上看到了一定的相关性,因此,该团队也承认这一点,并希望反复的观察将证实他们的观点。但就目前而言,他们的说法仍然非同寻常。好了,本期内容到此结束,感谢大家观看,我是探索宇宙,我们下期再见。
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