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第1268章 渊天宫(105)(1 / 1)

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平行宇宙:平行宇宙(Multiverse、Parallel universes),或者叫多重宇宙论,指的是一种在物理学里尚未被证实的理论,根据这种理论,在我们的宇宙之外,很可能还存在着其他的宇宙,而这些宇宙是宇宙的可能状态的一种反应,这些宇宙可能其基本物理常数和我们所认知的宇宙相同,也可能不同。

婴儿宇宙:宇宙不是无限的,而是有一个时间上的起点,在那个起点时间发生宇宙大爆炸,形成了现在的宇宙,迄今约137亿年,彷如人类发育的婴儿时期,故此得名婴儿宇宙。借助美国宇航局的微波背景辐射探测器,一个国际天文学家小组新获得了“婴儿期”宇宙迄今最精细的照片,为宇宙大爆炸理论提供了新的依据,根据这张照片,科学家“精确地测量出了宇宙的实际年龄大约是137亿年”。

其它研究方向:原初黑洞。

宇宙射线谱中的格莱森-查策平-库兹明截断。对此截断的违反是否隐示了在极高能下狭义相对论的失效。

等效原理。爱因斯坦引力理论是否正确,物理理的普适性。

宇宙成分:2022年10月消息,美国天体物理学家的一项分析,对宇宙的组成和演化设置了迄今为止最精确的限制。通过这种被称为Pantheon+的分析,宇宙学家确认宇宙由大约三分之二的暗能量和三分之一的物质组成,这种物质主要以暗物质的形式,在过去数十亿年中加速膨胀。

原初黑洞是宇宙大爆炸后极早期由能量密度极端涨落直接坍缩形成的假想黑洞类型。

其形成机制与恒星坍缩无关,可能产生于暴胀时期的不均匀膨胀、辐射主导时期的密度扰动或一级宇宙学相变引发的真空泡碰撞等过程。质量范围跨度达数十个数量级,从$10^{-5}$克到$10^{38}$克不等,但低于$10^{15}$克的黑洞已因霍金辐射蒸发。

作为暗物质候选者之一,原初黑洞可能解释引力波探测中的异常双黑洞并合事件,并为早期超大质量黑洞提供种子来源。当前主要通过微引力透镜效应、高能辐射特征和引力波信号进行间接探测,尚未获得确凿观测证据。

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,当时物理学家雅科夫·泽尔多维奇和伊戈尔·诺维科夫首次提出了黑洞的存在。到20世纪70年代中期,史蒂芬·霍金和他的同事伯纳德·卡尔提出并发展了这一概念,认为原初黑洞的形成可能是早期宇宙密度波动的结果。

这一概念在2010年代后因观测而复兴,激光干涉引力波天文台(LIGO)在2016年首次探测到由双星黑洞合并引起的引力波,所涉及的黑洞质量比预期更大,引发了对这些黑洞可能源于原初黑洞的猜测。

2021年,来自不同国家的数个科研团队各自独立地提出了在宇宙“辐射时期”通过一级相变形成原初黑洞的新机制,丰富了原初黑洞的理论形成途径。

2022年,耶鲁大学Priyavada Natarajan及其同事的研究提出,如果原初黑洞的大多数是由大约1.4倍太阳质量形成的,那么它们可以解释宇宙中所有的暗物质。

2025年,麻省理工学院(MIT)的研究团队提出,如果暗物质主要由原初黑洞构成,那么在银河系中应当存在一小部分正处于生命最后时刻的原初黑洞不断爆炸,其爆炸产生的高能粒子包括中微子可能被地球探测器捕获,若这一假设成立,可能成为人类首次观测到霍金辐射的证据。同年,华夏LHAASO实验团队利用观测数据对原初黑洞暴进行了首次全天空搜寻,虽未发现明确信号,但给出了国际最严格的观测限制。

原初黑洞的理论质量范围极广,可从$10^{-5}$克跨越至$10^{38}$克(约十万倍太阳质量),具体质量取决于其形成时间,形成越早质量越小。现存黑洞质量下限约为$10^{11}$千克(或$10^{14}$克),低于此质量的原初黑洞已因霍金辐射蒸发殆尽。目前理论认为,可能构成宇宙暗物质的原初黑洞,其质量窗口大约在$10^{14}$千克到$10^{19}$千克(即$10^{17}$克到$10^{22}$克)之间,相当于小行星质量范围。霍金辐射温度与其质量成反比,质量为$10^{14}$克的黑洞温度可达$10^{12}$开尔文。质量约为$10^{15}$克(百亿吨级)的原初黑洞,其寿命与当前宇宙年龄(约138亿年)相当,这类黑洞在通过霍金辐射蒸发至生命最后时刻时,会产生持续数秒至数百秒、强度极高的伽马射线暴,被称为“原初黑洞暴”。此外,有理论研究提出,宇宙最早期的原初黑洞可能携带非零的净色荷,其行为类似于一个质量远超质子(可达20吨)、半径极小的超重“重子”,这种性质可能对早期宇宙的夸克禁闭过程及大爆炸核合成产生微妙影响。

宇宙暴胀期间量子涨落被拉伸为经典密度扰动,当某区域密度超过临界值时直接坍缩形成黑洞。根据2021年研究,一级相变过程中旧真空区域形成的致密费米球可在汤川力作用下发生坍缩。韩国首尔大学与内布拉斯加大学团队提出标量场势能变化导致真空泡膨胀,被困粒子形成质量达$10^{-16}M_odot$的原初黑洞。同年,其他研究团队还独立提出了包括费米球引力坍缩、超高强度相变、推迟真空衰变、真空泡碰撞等多种基于宇宙早期一级相变过程的原初黑洞形成机制。