计算机模拟的黑洞图
你是否知道目前宇宙对于人类而言，最大的谜题之一就是暗物质。它们无法被观测到，却因为其巨大的数量和质量产生的引力而被天文学家发现，宇宙中大约有80%的物质是我们无法观测的“暗物质”。
然而，除了引力之外，暗物质几乎与任何其他可见物质有相互作用，无论是恒星、行星、尘埃、原子、亚原子、科学仪器、以及所有的其他的非暗物质，都找不到和暗物质相互作用的痕迹。
而现在，这个困扰了人类近百年之久的宇宙之谜，也许在明年之内，会有一个非常大的突破！
NASA的宇宙学家Alexander Kashlinsky说，最近引力波的发现有助于进一步探索暗物质的秘密。他认为，碰撞产生引力波的黑洞尺寸并不是很出奇，有可能是宇宙大爆炸那一瞬就形成的一部分物质。因此，这也意味着构成宇宙大部分物质的暗物质根本不是外来粒子，可能只是一个遍布无数黑洞的地狱。
如果Kashlinsky的预测是正确的，那就是说，在宇宙形成之初，在第一颗恒星诞生的数百万年以前，全宇宙已经有差不多五分之四的物质被黑洞吞噬了。而在我们四周，弥漫着从远古时期就存在的暗物质，“暗中操纵”着所有可见的“普通”物质。
神秘黑暗的起源
被称为Abell 1689的巨型星系团
加州理工学院的天文学家Fritz Zwicky，在1933年首次提出了暗物质的概念。
Zwicky试图测定后发星系团的运动，其距离地球月22亿光年，由数十亿颗恒星组成。为了测定星系团的运动，Zwicky测量了整个星系团的亮度变化和星系移动速度。
利用加州理工专门为他建造的天文望远镜，Zwicky测量了这些星系的平均速度，并通过爱因斯坦的相对论计算出星系团的质量，最后拿这些数据来比对观察到的星系团亮度。
然后Zwicky傻眼了，他发现整个星系团太暗了，以至于无法说明星系的运动，同时计算出来的星系团质量又远超所有恒星只和。最终Zwicky认为有无数无法观测的“暗物质”潜伏在星系团之间，这才能让他的观察和计算数据得到合理的解释。
从那以后，天文学家从很多观测中都发现的暗物质的引力影响，在宇宙每个角落都充斥着暗物质，在暗中影响着天体的运动。
目前，关于暗物质有两种主流的解释，但其中必然只有一个是正确的。
晕内大质量高密度天体 vs. 弱相互作用重离子
艺术家制作的黑洞效果图
黑洞很快就成了暗物质最重要的研究对象。毕竟黑洞不发光、拥有巨大的质量和密度，几乎是不可见又具有巨大引力的最完美结论。而根据Zwicky等天文学家的测算，它们可能是环绕隐藏在星系外围，因此科学家称其为“晕内大质量高密度天体”（MACHOs）。
科学家认为MACHOs是宇宙大爆炸一瞬间形成的，是大爆炸产生的超热能量冷却形成的第一批亚原子物质（这些物质最终形成了原子、气体、星体等等）。
这些原始的黑洞充斥着整个空间，然后开始形成第一颗恒星，第一个星系，直到数百万年之后行星产生。这些黑洞默默地影响这宇宙的运行，要知道，每一颗明亮的恒星背后，都有相当于四颗恒星质量的物质被黑洞吞噬锁定。
他们也会在最深、最古老的宇宙图像上留下一个印记，称为宇宙背景辐射。这种辐射是大爆炸后400000年微弱的能量余辉留下的，当亚原子粒子最后冷却，冷凝成原子。
但是MACHOs的理论很快就引起了争议。
“关于暗物质就是很多黑洞的假说已经有很长时间了。”西北大学的天文学家Vicky Kalogera说道，“如果这是真的，那我们应该在宇宙微波背景中看到很明显的印记，但是并没有。”（宇宙微波背景，The cosmic microwave background，CMB，是早期宇宙最著名的辐射标识）
引力透镜或“爱因斯坦环“。蓝色光环其实是一个红色星系背后的星系，时空扭曲和光弯曲之后看起来像一个镜头。
研究人员还在寻找原始黑洞扭曲空间弯曲光形成的小引力透镜，“微透镜”。我们已经发现很多引力透镜，如上图所示，但“微透镜”一直没有找到，即原始黑洞在一个明亮星系之前形成的引力透镜至今没有发现。
所以近年来，比较流行的观点认为暗物质可能是由弱相互作用重粒子（WIMPs）组成的，WIMPs被认为是一种幽灵粒子（中微子），有极大的质量，却能穿过几乎所有“普通”物质，所以很难被观测到。
科学家们伸头查看一台超低温暗物质探测器
但现在WIMPs的研究面临着不小的问题。很多实验室都采用超低温探测器在地底深处寻找暗物质，但经过几年的探索，至今一无所获。Kashlinsky在email中写道：“这样的探测已经进行相当长的时间，但至今没有找到关于暗物质的有力踪迹。”这也是为什么引力波的发现让Kashlinsky和他的同事无比兴奋。
黑洞碰撞和微透镜
计算机模拟黑洞碰撞——人类有史以来第一次观测到引力波
2016年2月，科学家成功观测到引力波，将人类对宇宙的认知提升了100年。
这一引力波的来源是两个黑洞的碰撞，一个质量相当于29个太阳，另一个相当于36个太阳。碰撞过程中大约3被太阳质量的能量被转换成引力波，对时空的扭曲让地球上的科学家在10亿年后的今天都能够观察到。
在这一发现的核心是激光干涉引力波天文台（LIGO），由15个国家共同投资、900的科学家、花费10亿美元的实验，从2002开始就在寻找观测引力波的迹象。
这次碰撞的黑洞尺寸应该是比较罕见的，这一发现再一次促进了MACHOs的假说。Kashlinsky认为宇宙微波背景对于原始黑洞的记载可能不够详细。他说：“就像我们做披萨饼，当你拉开面团时，你会发现上边出现了很多小洞。对宇宙来说，这可能出现很早期的时候，在有物质形成之前。”
宇宙原始黑洞可能在宇宙微波背景中能找到印记
Kashlinsky可能已经在宇宙红外线背景（CIB）和宇宙X光背景（CXB）中找到了MACHOs的印记——“宇宙面团上的小洞”。总之是一些有一些无法解释的斑块，有可能是原始黑洞留下的印记。
但2016年六月第二次发现的引力波对Kashlinsky的理论却不是很有利，主要是因为这次引力波来自于一个8倍太阳质量的黑洞与一个15倍太阳质量的黑洞的碰撞，而按MACHOs假说，宇宙原始黑洞的质量应该至少是10倍或者20倍太阳质量以上。
Kashlinsky对此并未动摇，他始终认为原始黑洞极有可能就是暗物质。
最终的证明
欧洲太空总署的欧几里得“暗宇宙”望远镜概念图
Kashlinsky和他的团队基本上有三种方式来支撑他们的学说。
第一就是等。等LIGO不断地检测到30倍太阳质量的黑洞，那么MACHOs的理论将难以忽视。他说：“我们应该在几年之内就能知道答案了，因为LIGO九月将开始新的探测，如果我们每一到两周都能发现这样规模的黑洞，那么我们就会有足够的统计数据来支持这一理论。”
除了坐等，Kashlinsky团队最近提出了一个更集中搜索由原始黑洞产生的微透镜的计划。“你看看我们自己的星系，这里应该有10到1000亿个原始黑洞，偶尔就会有一些出现在一颗恒星前面，那样就能看到效果了。”他说。
除此之外，Kashlinsky团队还致力于一个叫欧几里得的宇宙背景望远镜，这个望远镜计划2020年升空。这个叫LIBRAE的项目比当年NASA的COBE要更精准完善，COBE是NASA的太空望远镜，曾绘制了迄今最好的宇宙背景辐射图，也显现出原始黑洞留存的印记——面团上的小洞。
Kashlinsky表示他自己不是赌徒，这次有强烈的自信他将通过原始黑洞的研究揭开暗物质的神秘面纱。
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