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科学家所认为的宇宙暗物质会不会就是黑洞?

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首先需要说明以下的是,目前为止我们人类对于暗物质和黑洞的研究都还是非常少的,很多理论都属于假想和猜测之中。因为我们的观测和实验能力还比较有限。但是,可以很明确地说,暗物质和黑洞不是一回事。

一.黑洞是什么?

“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。通俗点说,黑洞是一种质量极其巨大的天体,光线一旦进入就不能出来,以至于人们肉眼是看不见的。但是由于其对其他物质的作用会释放出一些可被人类观测到的信息,可以借由间接方式得知其存在与质量。

二.暗物质是什么?

暗物质(Dark Matter)是一种因存在现有理论无法解释的现象而假想出的物质。对于暗物质,我们几乎毫无所知,就连科学家们也知之甚少。暗物质存在于人类已知的物质之外,知道它的存在,但不知道它是什么,它的构成也是未解之谜。形成比较广泛共识的就是:暗物质在宇宙中的占比非常高。而且我们认为暗物质密度小,数量多,总质量非常大。

三.二者的可能关系

l 毫无疑问的是,暗物质不是黑洞,二者的定义完全不同,性质也不一样。

l 一部分科学家认为极早期宇宙物质密度的涨落将产生大量的原初小黑洞,还有人认为凡寿命小于宇宙年龄的原初小黑洞都已完全蒸发掉。①

l 也有一些人认为凡寿命小于当前宇宙年龄的原初小黑洞并未消失而是作为原初小黑洞的遗迹变为暗星或暗物质保存了下来。①

就是说,黑洞有可能会跟暗物质产生一些关系,消失的黑洞有可能转化成了我们口中的暗物质。

引用:

① 刘辽, & 裴寿镛. (2006). 量子史瓦茨黑洞和暗物质. 物理学报, 55(9), 004980-4982.

关于暗物质是什么有很多争议,但是宇宙中丢失的物质难道不能包含在黑洞中吗?一旦物质进入黑洞,它就无法被看见或测量?



一旦物质进入黑洞,它就看不见了,但说它的影响无法测量是不真实的。黑洞仍然因其质量而受到引力的影响,就像宇宙中的其他大质量物体一样。这就是我们如何真正发现和测量黑洞的质量的方法:通过观察它们对周围物质的影响。例如,银河系中心的超大质量黑洞引力上十分强大,以至于离它很近的恒星会以非常非常快的速度运行。利用这点和描述这些恒星轨道的方程,我们实际上是可以估计黑洞质量的。

我们知道暗物质存在于星系中,因为自旋曲线在离星系中心很远的地方是平坦的。自旋曲线是指:一个星系中物体的旋转速度与中心距离的函数关系图。它是距离中心距离的函数。引力预测V=sqrt(GM/R)。“M”是指半径R内的所有质量。



当速度V恒定时,自旋曲线是平坦的。在这个方程中,这意味着M/R也必须是常量。当我们在星系中走得越来越远的时候,尽管星光正在急剧地减弱,质量却在大量增长,需要一些我们看不到的东西来解释。许多其他的宇宙学观测也暗示着暗物质的存在,令人惊讶的是,它们预测的暗物质量大致相同!

要认识到这一点,重要的是我们对暗物质的研究并不仅仅告诉我们“它在某处”。当我们研究星系时,我们会学习一些关于星系内部物质分布的相关知识。这意味着我们应该认识到星系周围的暗物质并不是星系中的中心物体(比如说黑洞)。

黑洞集中在星系中央,根据万有引力定律,它们无法在星系边缘很远的地方拉扯物质。



既然黑洞有质量,暗物质的另一个假设是,由大量巨大的晕内大质量高密度天体(MACHO)组成的。有一些高密度天体不会发射电磁辐射,如黑洞、非旋转中子星或古老而寒冷的白矮星。如果这些物体可以在星系晕的正确分布,它可以解释观测到的自旋曲线。然而,引力微透镜观测大多排除了晕内大质量高密度天体(MACHO)作为暗物质解释的可能性。而目前暗物质的第一候选物被称为弱相互作用的大质量粒子(WIMPs)。

如果你有其他见解,可以在下方留言哦,我相信你的评论可以一针见血!

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