黑洞 暗物质 光子，看宇宙七十二变

简介：新发现是否会推翻我们对黑洞的现有认知？

（黑洞由暗物质组成，光子可以逃脱引力，由此形成宇宙两大物质。了解黑洞，或许，能如霍金所说，黑洞是可以穿越的）。

新的研究表明，黑洞其实是太空中最有趣的物体之一，我们对它的认知存在误解。

黑洞 索菲亚 · 达尼洛/国家无线电天文台/连接单元接口/美国国家科学基金会/美国宇航局

关于黑洞起源论始于阿尔伯特·爱因斯坦，他在工作中提出了广义相对论，发展至今，从世界范围内影响人们对物理学认知的最重要成果之一。通俗地讲，它预测了太空中的区域引力场强烈到扭曲了宇宙的结构，在那里物质或辐射都无法逃逸。

这些区域被称为黑洞，黑洞周围逃逸速度超过光速的阈值称为事件视界。

此外，有人认为，在事件视界内，是黑洞奇点的所在。研究表明，这是造成黑洞的物体质量无限密集坍缩的范围。奇点周围的时空结构从理论上解释，可以无限度地弯曲，因此我们固有的物理定律就此被打破。

1再见 奇点？

然而，一些研究人员认为奇点实际上是不可能的，他们提出，物质不可能坍缩到一个无限小的点。为了论证，一些物理学家提出了无奇点黑洞论，称为“暗星”。这些物体看起来可能是黑洞，但暗星的核心不是无限密集的核心，而是一个被压缩到尽可能小的尺度的物质核心，被称为“普朗克核”（以极其微小的普朗克长度命名，其测量单位为10^-35米，大约比质子小100万亿倍）。

新南威尔士大学的研究人员Joe Wolfe扩展说：“假设一个概念，让我们把它与一个原子的大小进行比较，这个原子已经比用肉眼看到的物体小约10 0000倍（原子大小约为0、00 0000 0001米）。如果以普朗克长度测量一个原子的直径，并计算出每秒一个普朗克长度。以普朗克长度测量原子直径将花费目前宇宙年龄的1000 0000倍。”

毋庸置疑，普朗克长度非常小，但不是无限小。因此，这些“暗星”可能没有奇点，因此像光一类的微粒子有可能逃脱引力，并以可量化的方式延伸：我们将能够观察到它的红移（当光线的波长移到红色时）。

时下，一篇新的研究论文为我们理解暗星如何运行提供了更多的信息。

暗物质的起源是？

黑洞素材来源：JPL加州理工学院/美国宇航局

撇开方程中的奇点，我们得到了一个具有奇异原理的“黑洞”或“暗星”。碰巧，一些物理学家认为暗星可以发射一种奇异物质，也许是我们尚未发现的一种新的无质量粒子，或者它们可以解释的：这种物质占我们宇宙质量的85%以上，无光化学反应，因此，它的起源和存在仍然是物理学家们未来研究的一个谜。

物理学家发现暗物质的存在是因为他们观察到恒星围绕星系旋转的速度远远超过了他们所能观察到的物质量。然而，大量证据表明它的存在，是物理学中最大的难题之一。

物理学家提出了几种论点。有一种假说打趣道：暗物质是由“处于不寻常状态”的已知粒子组成的。可以想象，暗物质可能是由光子等粒子组成的，这些粒子被红移到了现代技术无法检测到的波长。

弗劳恩霍夫科学算法和计算研究所的德国物理学家伊戈尔·尼基廷（Igor Nikitin）最近在预发表官网上的一篇论文中说，“这是一个非常大的波长，大约4光日（相对于一光年），是太阳—冥王星距离的16倍。”尽管这些光子的能量非常小，但足够丰富，为我们解释了恒星有时会以如此不寻常的方式围绕星系运行的规律。

期待解开另一个谜团？

尼基廷认为，这也可以解释快速射电爆发（FRB）的奥秘。科学家们已经探测到数百次这样的射电能量爆发，它们在任何地方的脉冲频率从几分之一毫秒到几毫秒不等，并在一毫秒内释放出与太阳在三天内释放的能量一样多的能量。关于FRBs的起源有很多理论。一些理论认为，它们是在黑洞碰撞或高磁化中子星快速旋转时产生的。有些人甚至将其归咎于外星人。

尼特金认为，如果一颗小行星之类的物体落入普朗克核心，“可能会释放出一股高能光波。这颗暗星强大的引力会使光线红移，从而产生一种在地球上可以探测到的明显FRB。”

有趣的是，科学家们发现了一种持续重复的快速无线电爆发。被称为FRB 180916，它显示每16.35天精确地跳动一次。位于距离地球约5亿光年的地方，前沿理论认为它是一颗绕其轴线摆动的磁星。

FRB 180916在这张来自双子座北方望远镜的图像中以绿色圆圈标记。来源：国家科学基金会（NSF）的光学红外天文研究实验室/双子座天文台/奥拉

“研究表明，这样的磁星会因其内部磁场而变形，导致其在旋转时摆动，绕其旋转轴进动。当这颗超级活跃的恒星释放磁耀斑时，我们只能周期性地看到这些爆发，因为恒星运动将它们带进或带出我们的视野。”

暗星项目研究团队对快速射电爆发有另一种解释：如果一个物体被暗星吞噬，它会引起一场强大的光和能量爆发，然后光线会红移，一旦光线消失，它就会显示为一个快速射电爆发，能量波在宇宙中穿越5亿光年，并最终到达地球。

当然，要证实暗星的存在，还有很多研究要做。天文学家还指出，宇宙早期历史中可能存在一种不同类型的暗星，也解释了暗物质的存在。多个理论背后的关于暗物质和暗恒星存在，搜寻之路尤其漫长而困难重重。

BY: Jaime Trosper

FY: 多瑞果

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