新理论：黑洞可能形成于宇宙早期

新理论：黑洞可能形成于宇宙早期

加州大学洛杉矶分校的物理学家们提出了新的理论，阐述了宇宙中最初的黑洞是如何形成的，以及它们在金、铂和铀等重元素的产生过程中所起的作用。这些物理学家的两篇论文被发表在《物理评论快报》上。

在天体物理学中，一直存在这样一个的问题：宇宙最初的黑洞是在宇宙大爆炸后几秒就形成了，还是在最早的那些恒星的死亡期间(大爆炸几百万年后)形成的。

加州大学洛杉矶分校物理学教授Alexander Kusenko与其研究生Eric Cotner，提出了一个简单却令人信服的新理论。他们认为：最初的黑洞可能形成宇宙大爆炸不久后，恒星开始闪耀之前。有天文学家曾说过，这些所谓的原始黑洞也许可以用来解释宇宙中部分甚至全部的神秘暗物质，而且它们可能孕育了那些存在于星系中心的超大质量黑洞。同时，新的理论还认为原始黑洞可能有助于自然界中重元素的形成。

研究人员认为，在宇宙大爆炸不久后，能量场先是均匀弥漫于整个宇宙。在宇宙迅速膨胀之后，整个均匀的能量场分裂成团块。然后，重力使得这些团块互相吸引并合并在一起。接着，这些生长的团块中的一小部分变得足够致密从而形成了黑洞。

Kusenko表示，他们的假设是相当客观的，不依赖于任何他所谓的 “不可能的巧合”(其它解释原始黑洞的理论所要使用的“不可能的巧合”)。

他们的论文表示，通过天文观测法来寻找这些原始黑洞是有可能的。其中一种方法便是测量恒星亮度的微小变化，因为这种变化可能是由一个在地球与被观测恒星之间的原始黑洞的引力作用造成的。今年早些时候，一群来自美国和日本的天文学家们就发表了一篇论文，表示他们在附近的星系发现了一颗恒星，它时而明亮时而暗淡，就像有一个原始黑洞在它与地球之间一样。

而在一个独立的研究中，Kusenko、Volodymyr Takhistov(加州大学洛杉矶分校的博士后研究员)以及George Fuller(加州大学圣地亚哥分校的教授)认为：原始黑洞在金、银、铂和铀等重元素的形成过程中可能起着重要作用。

这些重元素的起源对研究人员来说一直是一个谜。“科学家们知道这些重元素的存在，但他们不知道这些元素是如何形成的。”Kusenko说道：“这真让人感到难堪。”

加州大学洛杉矶分校的研究表明，原始黑洞偶尔会与中子星(超新星爆发后留下的城市大小的旋转残骸)产生碰撞，并沉入中子星内部。Kusenko表示：当这种情况发生时，原始黑洞开始从内部消耗中子星，整个过程大约需要10000年。当中子星收缩时，它会旋转得更快，最终导致一些小碎片脱落并飞走，而这些富含中子物质的碎片便可能是中子融合成更重的元素的场所。“然而，一个中子星捕捉黑洞的概率是相当低的。”Kusenko说道：“我们的理论与某些星系中重元素富集的观测结果是一致的。” 同时，原始黑洞与中子星碰撞产生重元素的理论也解释了天体物理学中长期存在的一个谜——为什么在银河系中心基本看不到中子星。

这个冬天，Kusenko和他的同事们会与普林斯顿大学的科学家们合作，一起建立中子星与黑洞相互作用产生重元素的计算机模型。通过将这些模拟结果与附近星系中的重元素观测结果进行比较，研究人员希望确定原始黑洞是否确实有助于自然界中重元素的形成。

本文译自 phys，由译者 Lough 基于创作共用协议(BY-NC)发布。

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