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上图:这张来自美国宇航局斯皮策太空望远镜的图像显示了大熊座底部天空区域的红外视图:在屏蔽掉所有已知的恒星,星系和文物以及增强剩余物后,会出现不规则的背景光这是宇宙红外背景(CIB);较浅的颜色表示更明亮的区域CIB发光比远处未解析的星系更为不规则,这种多余的结构被认为是宇宙不到10亿年时发出的光线科学家说它可能来自第一个发光物体在宇宙中形成,其中包括第一颗恒星和黑洞美国宇航局戈达德太空飞行中心新发表的研究表明原始黑洞与暗物质之间可能存在联系暗物质是构成大部分物质宇宙的神秘物质,现在被广泛认为是某种形式的大型奇异粒子一种有趣的另类观点是,暗物质是由我们宇宙存在的第一秒形成的黑洞组成的,称为原始黑洞现在是美国宇航局格林贝尔德戈达德太空飞行中心的科学家,马里兰州表示,这种解释符合我们对宇宙红外和X射线高建群的认识发光并且可以解释去年发现的意外高质量的合并黑洞“这项研究是为了汇集一系列广泛的想法和观察结果,以测试它们的合适程度,并且合适性非常好,”Alexander Kashlinsky说道

美国国家航空航天局戈达德的天体物理学家“如果这是正确的,那么所有的星系,包括我们自己的星系,都嵌入在一个巨大的黑洞内,每个星球大约是太阳质量的30倍

”2005年,卡什林斯基率领一支天文学家使用美国宇航局的斯皮策空间望远镜探索天空中一部分红外光的背景发光研究人员报告了发光过度的斑点,并得出结论,这可能是由于130亿年前的第一个来源照亮宇宙的聚光所致

研究证实,这种宇宙红外背景(CIB)在天空的其他部分显示出类似的意外结构原始黑洞,如果它们存在,可能类似于LIGO团队在2014年检测到的合并黑洞这个计算机模拟以慢动作显示这种合并看起来像是近距离黑洞周围的环,称为爱因斯坦环,来自直接在后面的一个小区域内的所有恒星由于重力透镜而导致光线失真的空洞LIGO探测到的引力波未在此视频中显示,尽管它们的影响可以在爱因斯坦环中看到

在黑洞后面传出的引力波会干扰包含爱因斯坦环的恒星图像,导致它们在合并完成后很长一段时间内在环中晃来晃去在其他方向上行驶的引力波导致在爱因斯坦环外的每个地方都出现较弱,较短暂的晃动如果实时播放,电影将持续大约三分之一秒2013年另一项研究比较了美国宇航局钱德拉X射线天文台检测到的宇宙X射线背景(CXB)与同一地区的CIB相比天空第一颗恒星主要发出光和紫外光,今天它们通过空间的扩展被拉伸到红外线,所以它们不应该对CXB有显着贡献然而CXB中低能X射线的不规则发光匹配CIB的斑块非常好我们所知道的唯一对象就是在这个宽阔的能量范围内可以充分发光是一个黑洞研究小组得出的结论是,最早的恒星之间必然存在原始黑洞,至少在有助于CIB的每五个来源中就有一个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赞成将暗物质解释为一个奇异的大质量粒子的理论模型,但到目前为止搜索未能转向这些假设粒子确实存在的证据NASA目前正在研究这个问题,作为其Alpha磁谱仪和费米伽马射线S的一部分步伐望远镜任务“这些研究提供了越来越敏感的结果,慢慢缩小暗物质粒子可以隐藏的参数框,”卡什林斯基说 “未能找到它们已经引起人们对研究原始黑洞 - 在宇宙的第一部分中形成的黑洞 - 如何能够作为暗物质发挥作用的新兴趣”的重新兴趣“物理学家已经概述了热的,快速膨胀的宇宙的几种方式在大爆炸之后的千分之一秒内可以产生原始黑洞宇宙越老,当这些机制占据时,黑洞就越大而且因为创造它们的窗口仅持续第一秒的一小部分科学家们预计,原始黑洞会出现一系列狭窄的质量

9月14日,距离130亿光年远的一对合并黑洞产生的引力波被汉福德的激光干涉引力波天文台(LIGO)设施捕获,华盛顿和路易斯安那州利文斯顿这次活动标志着有史以来第一次探测到引力波以及第一次直接探测到它k孔信号为LIGO科学家提供了有关各个黑洞质量的信息,这些黑洞的质量是太阳质量的29倍和36倍,加上或减去大约4个太阳质量

这些值出乎意料地大而且惊人地相似“取决于机制工作,原始黑洞可能具有与LIGO检测到的非常相似的属性,“Kashlinsky解释说”如果我们假设情况如此,LIGO抓住了早期宇宙中形成的黑洞的合并,我们可以看看它对后果的影响

我们对宇宙最终如何演变的理解“在5月24日发表于天文物理杂志快报的新论文中,卡什林斯基分析了如果暗物质由与LIGO探测到的黑洞类似的黑洞组成,可能会发生什么

黑洞扭曲了早期宇宙中的质量分布,增加了一个小的波动,这个波动在数亿年后,当第一个星星乞求时会产生影响形成对于宇宙的前5亿年的大部分时间,正常物质仍然太热而无法聚合成第一颗恒星暗物质不受高温的影响,因为无论其性质如何,它主要通过重力相互作用聚集相互吸引,暗物质首先坍塌成称为微型浮体的团块,它提供了一个重力种子,使正常物质能够积聚热气体向微型裂缝坍塌,导致气体密集,足以进一步坍塌进入第一个恒星卡什林斯基表明,如果黑洞发挥作用暗物质,这个过程发生得更快,更容易产生斯皮策数据中检测到的CIB的块状,即使只有一小部分微型卤素能够产生恒星因为宇宙气体落入迷你卤素中,它们的组成黑洞会自然地捕获一些它太重了,朝着一个黑洞加热并最终产生X射线一起,红外光fr从气体落入暗物质黑洞的第一颗恒星和X射线可以解释观察到的CIB与CXB的斑块之间的一致性偶尔,一些原始黑洞将通过足够近的重力被捕获到二元系统中

黑色这些二进制文件中的每一个都会发出重力辐射,失去轨道能量并向内旋转,最终合并成一个更大的黑洞,就像LIGO观察到的事件一样“未来的LIGO观测运行将告诉我们更多关于宇宙的黑色种群在我们知道我概述的情景是否得到支持或排除之前不久我就会知道,“卡什林斯基说,卡什林斯基领导的科学团队以Goddard为中心,参与欧洲航天局的欧几里德任务,目前计划于2020年启动该项目名为LIBRAE,将使天文台能够高精度地探测CIB中的源群,并确定w帽子部分由黑洞产生PDF研究复制:LIGO引力波探测,原始黑洞和近红外宇宙红外背景各向异性来源:弗朗西斯雷迪,美国宇航局戈达德太空飞行中心