美国宇航局天文学家揭示了原始黑洞和暗物质之间的可能联系

最佳：来自美国宇航局的Spitzer Space Telescope的这张图片显示了星座Ursa专业的天空区域的红外视图。底部：在掩盖所有已知的星星，星系和文物并增强剩下的内容之后，出现不规则的背景发光。这是宇宙红外背景（CIB）;浅色表示更亮的区域。CIB光发光比远处的未解决星系的差异可以解释，并且当宇宙少于十亿岁时，这种过度的结构被认为是发光。科学家们说它可能起源于第一个在宇宙中形成的发光物体，这包括第一颗恒星和黑洞。

来自美国宇航局的戈达德太空飞行中心的新出版的研究表明了原始黑洞和暗物质之间的可能联系。

暗物质是一种构成大部分材料宇宙的神秘物质，现在被广泛认为是某种形式的大规模异国情调的颗粒。一种有趣的替代视图是暗物质由在我们宇宙存在的第一个存在的黑洞中形成，被称为原始黑洞。现在，美国国家航空航天局的戈达德太空飞行中心的科学家在马里兰州格林贝尔（Greenbelt），这一解释与我们对宇宙红外线和X射线背景发光的了解方面的诠释，并可解释去年检测到的意外高的合并黑洞。

“这项研究是一项努力将广泛的想法和观察组合在一起，以测试它们的适应程度，并且健康令人惊讶的是，”纳斯纳戈德德的天空物理主义者亚历山大·克什林斯基说。“如果这是正确的，那么包括我们自己的所有星系，都嵌入到太阳质量的大约30倍的庞大的黑洞球体内。”

2005年，Kashlinsky使用美国宇航局的Spitzer Space Telescope领导了一支天文学家团队，探索天空一部分红外光的背景焕发。研究人员报告了辉光的过度褶皱，得出结论，这可能是由第一个来源的总光引起的，以超过130亿年前阐明宇宙。后续研究证实，这种宇宙红外背景（CIB）在天空的其他地区显示出类似的意外结构。

原始黑洞，如果它们存在，可以类似于2014年Ligo团队检测到的合并黑洞。这台计算机仿真在慢动作中显示了这份合并所需的速度近似。黑洞周围的环，称为爱因斯坦戒指，从所有恒星中直接从一个小区域的所有恒星都是由引力透镜扭曲的孔。在该视频中未示出Ligo检测的引力波，尽管它们的效果可以在爱因斯坦环中看到。在黑洞后面行驶的引力波会使包含爱因斯坦环的恒星图像扰乱恒星图像，使它们在合并完成后即使长时间也会长时间在环上旋转。在其他方向上行驶的引力波导致爱因斯坦环之外的各地较弱，更短的晃动。如果实时播放，电影将持续大约三分之一。

2013年，另一项研究比较了NASA Chandra X射线观测站检测到的宇宙X射线背景（CXB）与天空的同一区域中的CIB相比。第一颗星主要发出光学和紫外线，今天通过扩展空间延伸到红外线，因此它们不应该对CXB显着贡献。

然而，CXB中的低能量X射线的不规则发光呈现圆形斑块相当良好。我们唯一知道这一点的对象可以在这宽的能量范围内充分发光是一个黑洞。研究团队得出结论，原始黑洞必须在最早的恒星中丰富，至少在每个五个助殖的来源中占用出来的每五个来源。

暗物质的性质仍然是天体物理学中最重要的未解决问题之一。科学家目前有利于理论模型，解释暗物质作为异国情调的巨大粒子，但到目前为止搜索未能出现证据，这些假设粒子实际存在。美国宇航局目前正在调查这个问题作为其alpha磁光频仪和费米伽马射线空间望远镜任务的一部分。

“这些研究正在提供越来越敏感的结果，慢慢地缩小了暗物质颗粒可以隐藏的参数盒子，”Kashlinsky说。“未能找到它们导致研究兴趣研究原始的黑洞 - 在宇宙的第一部分中形成的黑洞 - 可以作为暗物质。”

物理学家概述了几种方法，其中炎热，快速扩张的宇宙可以在大爆炸后的第一个千分之一的千分之一中产生原始黑洞。宇宙的旧机制是当这些机制拿起时，黑洞可以越大。因为窗口创造它们的第一秒钟只有一小部分，科学家期望原始的黑洞会呈现狭窄的群众。

9月14日，由汉福德，华盛顿州的激光干涉仪引力波观测台（Ligo）设施捕获了一对合并黑洞的引力波，Louisiana。该事件标志着重力波的首次检测以及黑洞的第一次直接检测。该信号提供了Ligo科学家，其中有关于近四个太阳质量的29倍和36倍的近四个太阳能质量的信息。这些值既意外又令人惊讶。

“取决于工作机制，原始黑洞可能具有与检测到的利波的物质非常相似，”Kashlinsky解释说。“如果我们假设是这种情况，那么Ligo抓住了在早期宇宙中形成的黑洞合并，我们可以看看这对我们了解宇宙最终发展方式的后果。”

在他的新论文中，在Astrophysical Journy封口中发布的24篇，Kashlinsky分析了如果暗物体由类似于利戈检测到的黑洞的群体组成的发生可能发生的事情。黑洞扭曲了早期宇宙中的质量分布，增加了数百万年后几十万年后的小幅波动，当第一颗星开始形成时。

对于大部分宇宙的前5亿年来，正常物质仍然太热，无法加入第一颗恒星。暗物质不受高温影响，因为无论其自然，它主要通过重力相互作用。通过相互吸引力聚集，暗物质首先塌陷到称为迷你瓦索的丛中，这提供了一种重力的种子能够积聚正常物质。热气体折叠向迷你瓦尔，导致气体密集的口袋足以进一步崩溃到第一颗恒星。Kashlinsky表明，如果黑洞发挥暗物质的一部分，即使只有小部分Minihaloes Minihaloes管理生产星星，这种过程也会迅速地发生，并且容易产生在Spitzer数据中检测到的CIB的块状。

随着宇宙气落入迷你匹瓦尔，他们的组成黑洞将自然捕获其中一些。朝向黑洞的物质升温并最终产生X射线。从第一颗恒星和掉落到暗物质黑洞中的X射线的红外光可以解释在CIB和CXB的斑点之间观察到的达成。

偶尔，一些原始黑洞将足够接近，以重力被捕获到二元系统中。这些二进制文件中的黑洞将超过eons，发出引力辐射，丢失轨道能量和螺旋向内，最终与观察到的事件Ligo这样的较大的黑洞。

“未来的Ligo观察运行将更多地告诉我们宇宙的黑洞人口，并且在我们知道的情况下，如果我的概况要么被支持或排除，那就不会很长时间，”Kashlinsky说。

Kashlinsky Leads Science团队以戈达德为中心，参加了欧洲航天局的欧几里德使命，目前计划于2020年推出。该项目名为Librae，将天文台能够以高精度的精度探测探针源人群，并确定黑洞产生的部分。

研究报告的PDF副本：Ligo引力波检测，原始黑洞和近红外宇宙红外线背景各向异性