美媒:黑洞不是黑的,也不是洞?
2021年03月31日16:13

原標題:美媒:黑洞不是黑的,也不是洞? 來源:參考消息網

參考消息網3月31日報導 美國《大眾機械》月刊網站3月18日發表文章《黑洞可能不是黑的,甚至不是洞》,全文摘編如下:

如果黑洞——宇宙中吞噬一切的龐然大物——根本不是黑的,或者甚至也不是洞呢?一個新的理論認為,黑洞可能是內核密度極高的奇異物質的暗星。這可能有助於解釋宇宙的最大謎團之一:暗物質的起源和性質。

黑洞是愛因斯坦廣義相對論在極端情況下的實例。當宇宙中密度極大的物質將空間和時間扭曲到了一個極端的程度,形成無限深的引力井時,連光都無法逃脫——因此得名“黑洞”。

科學家們認為,在每個黑洞中心,都有一個體積無限小,密度無限大的奇點。引力在奇點是如此強大,以至於形成事件視界。在這裏,引力甚至超過光速。

在體積無限小的奇點,物理定律失效。這就是當兩個看似對立的物理學領域——量子力學和廣義相對論——面對面之時。通過研究黑洞的性質,研究人員們希望將這兩個領域結合成一個量子引力理論。

問題是什麼?奇點似乎在物理上是不可能的,因為物質無法坍縮成一個體積無限小的點。

物理學家們已經通過創造自己的無奇點黑洞——他們稱之為“暗星”——巧妙地避開了這個問題。這些富有想像力的創造在外部看起來像黑洞,但在里麵包含了一個密度極大(但並非無限大)的物質內核。這個內核被壓縮到了儘可能小的體積,即“普朗克核”。它借用了被稱為“普朗克長度”的小得難以置信的基本長度單位。

在中心沒有奇點的情況下,理論上來說,一顆暗星可以令光得以逃脫其強大的引力作用。

任何能夠逃離黑洞的光都將被拉伸,這種可觀察到的現象被科學家們稱為紅移。

德國弗勞恩霍夫計算程式與科學計算研究所的物理學家伊戈爾·尼基廷在他的新論文中寫道:“在強大的引力場,(暗星的)表現很有趣。”這篇文章發表在阿奇夫論文預印本網站上。

“首先,事件視界沒有了,取而代之的是形成了一個很深的引力井。在這裏,紅移值變得非常之大。因此,對外部觀察者而言,這顆行星看起來很黑,就像一個真的黑洞。”

尼基廷說,如果這種現象存在,那就有助於解釋暗物質的真正性質。

天文學家們在觀測到恒星圍繞星系旋轉的速度太快之時,首次發現暗物質的存在。我們現在知道,宇宙中大約85%的質量是人類看不到的暗物質。

然而,儘管知道暗物質就在那裡,科學家們仍然不知道暗物質來自哪裡。

據尼基廷的研究稱,如果黑洞包含“普朗克核”,那麼它們可能是暗物質的潛在來源。他的研究表明,暗星可能以暗物質的形式不斷髮射粒子流——這足以解釋恒星圍繞星系的快速旋轉。

尼基廷說:“一種更令人著迷的可能性是,暗物質是由已知粒子構成的,處於異常狀態。”

他說,這些粒子可能因紅移而波長很長,以至於現代射電望遠鏡幾乎無法看到它們。“其波長極長,約為四光天,是太陽到冥王星距離的16倍。”

這些粒子的能量非常之小,但它們的數量多得足以解釋恒星圍繞其星系的異常運動。

尼基廷還說,他的理論可能解釋另一個未解的宇宙之謎:快速射電暴的起源。

天文學家在2007年首次發現這些強大而短暫的快速射電暴,但它們的起源和性質仍不為科學家所知。尼基廷說,如果像小行星這樣的天體坍縮成“普朗克核”,那麼高能量光波可能會被釋放。這顆暗星的強大引力將令光發生紅移,形成在地球上可探測到的快速射電暴。

儘管暗星有助於解決宇宙最大謎團中的兩個謎團,但要取代廣泛接受的黑洞理論,仍有大量的觀測證據需要尼基廷去解釋。然而,他的理論的確表明,創造性思維可能為看上去不可能的問題提供新的解決方案。

經過近兩年的深入研究,科學家對人類首次“看見”的那個黑洞,成功繪製出偏振圖像。北京時間3月24日22時,包括中國在內的多國科學家合作的相關研究論文,發表在國際權威期刊《天體物理學雜誌通訊》。新華社發(中國科學院上海天文台供圖)

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