白洞在大爆炸前就已经存在?

根据一项新研究,白洞是宇宙中占相当大比重的神秘暗物质的主要成分。研究人员指出某些白洞甚至在大爆炸之前就已存在。



星系团Abell 3827,暗物质分布在蓝线一带

白洞相对于黑洞而言,是一种理论上存在的奇异天体。根据一项新研究,白洞是宇宙中占相当大比重的神秘暗物质的主要成分。研究人员指出某些白洞甚至在大爆炸之前就已存在。


黑洞拥有异乎强大的引力,就连宇宙的“速度之王”光线也无法逃脱它们的魔爪。一个不可见的球形边界环绕黑洞核心,这里是不能返回临界点,被称之为“事件视界”。爱因斯坦的广义相对论预言了黑洞的存在。此外,宇宙中还可能存在一种与黑洞相对的奇异天体,那就是白洞。与任何物质都无法逃脱的黑洞的事件视界相对,白洞的事件视界则是“万物禁止入内”

 

小黑洞艺术概念图

此前进行的研究认为黑洞和白洞相互关联,物质和能量被黑洞吞噬,最后从藏身于宇宙其它角落或者另一个宇宙的白洞吐出。2014年,法国艾克斯-马赛大学理论物理学家卡罗·罗维利及其同事提出,黑洞和白洞可能以另一种方式关联在一起,即黑洞死亡后变身为白洞


上世纪70年代,理论物理学家斯蒂芬·霍金通过计算指出,所有黑洞都因为放射辐射而不断蒸发质量。一旦入不敷出,黑洞将逐渐萎缩,最终消失殆尽。但罗维利及其同事认为,如果空间和时间由不可分割的量子构成,不断萎缩的黑洞不会消失。


时空量子研究旨在将广义相对论和量子力学统一成一个解释宇宙内所有力的单一理论。广义相对论用于解释引力特性,量子力学用于描述所有已知粒子的行为。

记录以来发现的第一颗超新星RCW 86

2014年的研究中,罗维利的团队认为由于时空不可能被压进比量子还小的物质,一旦黑洞蒸发到不能继续萎缩的程度,垂死的黑洞便会反弹,演化成白洞。罗维利在接受太空网采访时说:“我们在偶然间发现了这个事实,黑洞在蒸发过程的末尾变身为白洞。”


据信,黑洞由大质量黑洞发生猛烈的超新星爆炸后形成。超新星将恒星遗骸压缩进密度无限大的点,被称之为“黑洞心脏奇点”。根据罗维利团队此前的估计,一个质量与太阳相当的黑洞需要耗费相当于当前宇宙年龄1千万亿倍的时间,才能演化成白洞


不过,上世纪六七十年代的研究表明黑洞可能在大爆炸后1秒内生成,原因就在于炽热且迅速膨胀的新生宇宙的密度随机波动。罗维利及其同事指出,这些波动导致某些物质积聚的宇宙角落发生塌陷,从而形成黑洞。这些原始黑洞会在宇宙“有生之年”死亡并形成白洞。


艺术概念图,银河系的暗物质蓝色光晕

与黑洞一样,即使直径很小的白洞,质量也是相当巨大。一个比沙粒还小的黑洞质量超过月球。罗维利和论文合著者、西班牙巴斯克大学的弗朗西斯卡·维多托认为,这些微小白洞可能构成了暗物质


暗物质据信占宇宙物质总量的5/6,但科学家并不知道它们的构成。顾名思义,暗物质不可见,不放射、反射任何光线,甚至还会阻挡光线。因此,暗物质只能通过观测其对正常物质——例如构成恒星和星系的物质——的引力影响进行追踪。暗物质的本质是科学界最大的谜团之一。


对太阳邻近恒星移动进行的观测表明,暗物质的局部密度约为1%太阳质量/每立方秒差距(相当于34.7立方光年)。根据科学家的计算,如果用白洞填补这一密度,每2400立方英里(约合1万立方公里)需要一个尺寸不及质子,质量只有大约百万分之一克的微型白洞。罗维利表示微型白洞的质量相当于一根0.5英寸(约合1.27厘米)长的头发


白洞艺术概念图

微型白洞不会放射任何辐射,由于尺寸远不及光线波长,白洞也不可见。罗维利说如果一个质子碰巧撞击白洞,白洞会把它弹开。“它们并不像黑洞一样吞噬物质。”如果一个黑洞遭遇一个白洞,结果将是一个更大的黑洞。


罗维利和维多托进一步提出,白洞的奇异并不仅限于不可见、微小和年代异常悠久,宇宙中的一些白洞可能在大爆炸之前就已存在未来的研究将探索这些白洞如何在前一个宇宙形成,以帮助解释当前的宇宙时间为何只能向前移动,而不能倒流。


411日,罗维利和维多托在线公布了他们的研究发现。他们的论文递交了引力研究基金会的年度引力论文比赛。


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来自:alayavijnana  > 科技未来
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