有关原初黑洞的故事

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来自陕西科技大学-陕科大化工易班发布于:2025-03-07 16:17:29

  认为黑洞可能在大爆炸后不久就形成的想法可以追溯到1966年,当时物理学家Yakov Zel’dovich 和 Igor Novikov 首次提出了黑洞的存在。到20世纪70年代中期,史蒂芬·霍金和他的同事Bernard Carr提出并发展了这一概念。

  我们目前关于宇宙如何形成的理论是不允许黑洞在早期宇宙中被创造出来的。相反,恒星和星系最初是由宇宙的早期波动而形成。黑洞的形成时间要晚得多,要等到第一批远古恒星死亡之后。 

  但是,如果原初黑洞(primordial black holes)真的在大爆炸后一秒就形成,那么情况就会不同了。霍金和Carr认为,原初黑洞的形成可能是早期宇宙密度波动的结果。在他们的模型中,宇宙中质量略高于平均质量的区域可能会自行坍塌,形成这些种子黑洞。两人在1974年的一篇论文中写道:“今天星系的存在意味着早期宇宙一定是不均匀的。一些区域可能被压缩得非常致密,以至于它们经历了引力坍塌,从而产生了黑洞。”

  霍金和Carr预测,原初黑洞的大小可能有多种,从小到10 μg到大到1万个太阳质量。这与恒星形成的黑洞非常不同,它往往在5到10个太阳质量之间,并受到坍塌形成它们的恒星大小的限制。

  20世纪90年代,宇宙膨胀理论的发展,最终解释了宇宙最初的密度波动可能来自哪里。这一概念最近又吸引了人们的关注,因为LIGO-Virgo在2016年首次探测到了由双星黑洞合并引起的引力波。所涉及到的黑洞大小(在10—50个太阳质量的范围内)比预期的要大,这让一些人猜测这对黑洞是原初起源的。

  从那时起,LIGO到目前已经探测到了几十个黑洞合并。根据日内瓦大学的宇宙学家Gabriele Franciolini及其同事去年发表的贝叶斯分析结果,这些双星黑洞中有多达24个很可能是在早期宇宙中形成的。

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