原始黑洞或可证明“多元宇宙”理论学术资讯

在大爆炸后不久，小宇宙以黑洞的形式从大宇宙中分离。

据“phys.org”网站12月28日报道，在日本东京大学卡弗里宇宙物理和数学研究所中（Kavli IPMU），一个由粒子物理学家、宇宙学家和天文学家组成的国际研究团队在寻找“原始黑洞”（primordial black hole，简称PBH）时取得了理论及观测等多方面进展。相关研究论文刊发在《物理评论快报》杂志中。

PBH在恒星和星系形成之前就已诞生于宇宙。它是部分引力波信号的来源，是孕育出银河系及其他星系中心超大质量黑洞的种子，还可以在重元素的合成过程中发挥作用。最重要的是，这种天体也许能帮助天文学家对神秘的暗物质做出解释。为进一步了解原始黑洞，研究小组试图在早期宇宙中寻找相关线索。他们发现，早期宇宙中许多反应都可能为黑洞的形成创造了合适的条件。

一种令人兴奋的可能性是：原始黑洞可能是在宇宙膨胀时期由“婴儿宇宙”演化形成。这一时期是我们今天观察到的宇宙结构（星系及星系团）形成的原因。在宇宙膨胀时期，一个个婴儿宇宙从从中分支、剥离并最终坍塌。由坍塌释放的大量能量导致黑洞形成。稍大的婴儿宇宙则有着更加奇特的命运。当其体积刚好大于某一临界值时，爱因斯坦的引力理论会使得婴儿宇宙展现“内外有别”的状态。一方面，宇宙内部的观察者会将其视为正在膨胀的宇宙，而外部的观察者（如地球上的我们）则会将其视为黑洞。但无论是哪种情况，大宇宙和小宇宙（婴儿宇宙）都被视为原始黑洞。它们的“视界”（黑洞边界，在此边界内一切事物都会被困）后暗含了多元宇宙的基本结构。

在最新发表的论文中，该团队描述了PBH形成的一种新场景——来自多元宇宙的原始黑洞。借助位于夏威夷、长8.2米的斯巴鲁望远镜（Subaru Telescope）上的超级摄像机（HSC）——一台巨型数码相机，他们得以成功观测到新场景。在HSC的第一次观测记录中有一次候选事件与来自“多元宇宙”的PBH特征相符，它的质量与月球质量相当。受这一发现鼓舞，该团队在新理论认识的指导下正在进行新一轮观测，扩展搜索范围，并尝试检验来自多元宇宙的PBH能否为所有暗物质来源提供解释。

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编译：朱明逸

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《物理评论快报》

期刊编号：0031-9007

原文链接：

https://phys.org/news/2020-12-primordial-black-holes-dark-multiverse.html