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LIGO找到黑暗物质了吗?

2018-05-15
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em在今年2月宣布LIGO检测到引力波时,天体物理学家对其他事情感到疑惑:如果实验发现构成宇宙大部分质量的“暗物质”? / em

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来自约翰霍普金斯大学物理学和天文学系的八名科学家在二月份宣布激光干涉仪引力波观测站(LIGO)发现时已经开始计算。他们的研究结果最近发表在 / em em / em作为一个假设提出了解决天体物理学中一个持久的谜题的方法。

“我们认为LIGO检测到的黑洞二进制可能是暗物质的标记的可能性,”科学家在他们的总结中写道,把黑洞对称为“二进制”。接下来是五页注释的数学方程式显示研究人员如何认为LIGO检测到的两个物体的质量是一个起点,表明这些物体可能是已知构成宇宙质量85%的神秘物质的一部分。

从二十世纪三十年代以来的科学猜测问题来看,最近对暗物质进行了更精确的研究;自20世纪70年代以来出现了更多的证据,尽管总是间接的。虽然暗物质本身还不能被检测到,但它的引力效应可能是。例如,暗物质被认为解释了星系中可见物质旋转的不一致性。

以博士后研究员西蒙伯德为首的约翰霍普金斯研究小组受到LIGO探测到的大量黑洞的袭击,LIGO是一个由两个膨胀的L形探测系统组成的天文台。一个在路易斯安那州,另一个在华盛顿州。

黑洞质量是以我们太阳的倍数来衡量的。 LIGO(加利福尼亚理工学院和麻省理工学院的联合项目)检测到的产生重力波的碰撞物体有36和29个太阳质量。这些太大而不适合预测大多数恒星黑洞的大小,恒星黑洞是恒星崩塌时形成的超密集结构。但它们也太小,不适合预测星系中心超大质量黑洞的大小。

但是,这两个LIGO探测到的物体确实符合预期的“原始”黑洞质量范围。

原始黑洞据信不是由恒星形成的,而是由宇宙诞生期间大面积气体的坍塌形成的。虽然它们的存在并不确定,但过去认为原始黑洞是暗物质奥秘的可能解决方案。因为他们的证据如此之少,但是原始黑洞 - 暗物质假说在科学家中并没有得到大量的追随。

然而,LIGO的研究结果重新提出了前景,尤其是当该实验中检测到的物体符合暗物质预测的质量时。科学家们过去所做的预测认为,宇宙诞生时的条件会产生许多大致均匀分布在宇宙中的原始黑洞,聚集在星系周围的光晕中。所有这些都会使他们成为暗物质的好选择。

约翰霍普金斯大学的团队计算出这些原始黑洞多久会形成二元对,并最终发生碰撞。考虑到被认为是原始黑洞二进制轨道特征的尺寸和细长形状,团队提出了符合LIGO发现的碰撞率。

其中一位作者,物理学和天文学系William R. Kenan,Jr.教授Marc Kamionkowski说:“我们不是在暗示这是暗物质。 “我们不打赌。这是一个似是而非的论据。“

需要来自LIGO的更多观察结果和其他证据来支持这一假设,包括进一步的检测,如2月份宣布的那样。这可能意味着更大量的特征物体。

“如果你有很多30个大规模的事件,那就要做出解释,”合作者Ely D. Kovetz说,他是物理学和天文学博士后研究员。他说,“引力波的发现可能与暗物质有关”,正在引起天体物理学家的兴奋。

“它有很大的潜力,”Kamionkowski说。

出版物:Simeon Bird等人,“LIGO Detect Dark Matter?”,Phys。 Rev. Lett。 116,201301,2016; DOI:10.1103 / PhysRevLett.116.201301

资料来源:约翰霍普金斯大学