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暗物质，很可能是宇宙初期的巨大黑洞，形成的原因 随着我们对宇宙更深入的了解，天文学家们确认一项令人非常惊讶的事情： 每个星系中心，似乎都存在着这么一些超级黑洞，它们的质量，往往是太阳的数百万到数十亿倍的超级黑洞。  就比如，我们银河系中心最大的黑洞，我们最早发现的sgr A*，其质量就有着约400万个太阳般的质量。 可这些超级巨大黑洞，人们发现它们的诞生的时间，居然是宇宙形成的最早期，甚至是在宇宙还没有达到现在年龄的10% 之前...... 这个观测结果，也产生了给黑洞理论，产生了最大的冲击！  在过去的理论中，我们总以为黑洞的形成，是由于超大恒星的衰老坍缩而成，然后是小黑洞们相互吞噬，然后合并成大黑洞。在更多的时光岁月中，超级黑洞，自然而然就会产生。 可事实上，据传统的理论，依据对黑洞增长速度的了解。就会存在一个非常让人迷惑的悖论：自宇宙大爆炸以来，这么短暂的时间，应该没有足够的时间，让黑洞变得如此巨大。可事实上，它真就发生了！！！  这客观结果的背后，星系中心，那些大得难以想象的超级黑洞，它们的存在，就不可否认地证明了一个事实：一定有什么，我们不知道的奇怪事情，曾发生过......或与我们所理解不一样的科学理论机制不断演绎着。 对此，在2021年4月份的《皇家天文学会月刊》上，一个国际天文学家小组，就大胆提出了一个新理论： 超级大黑洞们，是由位于星系中央稠密区域的暗物质，直接形成，而非传统认为的那样由普通物质形成。  很显然，这个新黑洞形成机制，从理论角度，也算是给解析宇宙大爆炸后，在仅仅8亿年内，就已形成的超大质量黑洞的天文现象，一个“合理”的答案。 但它们究竟是如何形成的，又是如何快速成长的……依然是一个缺乏直接科学证据的宇宙谜团。但，新的学说，也为人们探讨超大质量黑洞的形成原因，以及早期宇宙学理论研究，提供了一个非常重要的角度与方向。  暗物质，究竟是什么？ 作为宇宙中，甚至比黑洞还不可捉摸的东西。哪怕是天文物理学家们，目前，也只能以盲人摸象的方式，去表述我们对它的认知。 因为，我们唯一能探知到它幽灵般的存在方式：目前，也只能借助于引力透镜、宇宙中大尺度结构的形成、微波背景辐射等方法和理论来探测暗物质。  按照学术中，最主流的大爆炸宇宙学中经常用做的索引模型（ΛCDM模型），由普朗克卫星探测的数据得到：整个宇宙的构成中，常规物质（即重子物质）占4.9%，而暗物质则占26.8%，还有68.3%是暗能量（质能等价）。 而按照目前的科学理论，暗物质，它与宇宙中正常的重子物质，能被观测到的相互作用，唯一方式是引力作用（我们所能看到的所有东西，其实，都由重子物质构成）。 说得再通俗一点，理论上，它应该存在着，但我们就是不知道它是什么，也不知道它由什么组成。但由于爱因斯坦的广义相对论，透过重力产生的效应，理论计算得知，咱们的宇宙中，应该大量存在于宇宙的“暗物质”！  借助于所有物质、天体之间的这种引力相互作用，我们通过可“观察”的，比如，星系的旋转，光线沿强引力场的弯曲方式，从这些天体间的引力效应现象，再减去普通物质的引力效应，得到暗物质所产生的理论上的引力效应，从而推理计算出暗物质的含量。 人们确认了这么一个事实：大多数星系，都存在着大量暗物质！  这也引出另一个非常值得人们深思的话题，这种宇宙中最奇怪、又广泛存在着的东西，在宇宙相关天体的形成过程中，究竟扮演着什么角色，有会对它们的形成产生什么至关重要的作用呢？ 宇宙初期的超级黑洞，究竟是不是暗物质的“种”？ 还是说，位于银河系中心的超级黑洞，所有星系中的最早诞生的巨大黑洞，都是由它直接喂养出来的天体呢？  这个理论的支持者，美国加州大学河滨分校的物理学家和天文学家，余海博在自己的论文中阐述一个最大的话题：为什么早期宇宙的黑洞，都会如此巨大？ 要得出这个结果，只有两种可能： 第一，这些黑洞从诞生之初，还处于“种子或'婴儿’期，就是质量巨大的，这是它的DNA所决定； 第二，这些黑洞与我们如今所认知的不一样，它的生长速度，远远要比我们想象中的要快。 又或者是，这两种可能，同时兼有之！  那核心问题就来了，是什么东西的DNA，或者什么样的独特的养分，才能喂养出这样怪物级的黑洞呢？ 而目前人们所认知到的物质，似乎都无法满足这个条件！传统的黑洞理论，更无法得出合理的推理结果。 所以，研究小组把焦点转移到新发现的暗物质身上，你试想一下：若这样的超级黑洞中子，是从一个暗物质密集的晕中，就开始形成......  暗物质，会构成的稳定星系内核，其周围弥散着稀薄的暗物质晕，这些内核可能会变得非常稠密，一旦达到临界阈值，就会坍缩成超大质量黑洞。 且相比于常规物质之间会有相互作用的斥力，与物质的引力对抗，没有这样“天敌”的暗物质，反而能在早期宇宙，靠引力快速聚集在一起。越聚越多的暗物质，也让引力不断几何级地增加的情况下，暗物质晕中心凝聚的粒子就会加速，最终，它将在自己的质量下塌缩，形成黑洞的种子。 这样的种子一旦形成后，引力作用下，也能把除暗物质粒子之外的常规物质——重粒子同样吞噬增加，促成黑洞的快速成长。 研究小组认为：黑洞坍缩形成的过程，重子粒子物质的存在，也是关键养分之一。同时，这一过程中，各种粒子之间的相互作用，也会导致粘滞，从而驱散中心晕的角动量，进一步帮助崩溃过程...... 而且，这种超大质量黑洞的形成方式，很可能比其他黑洞形成机制，理论上会更快发生，使早期宇宙中的超大质量黑洞，在它们栖息的星系形成之前，就已形成！这个理论观点，也彻底颠覆了目前的主流观点。 不过，研究小组坚信这新模型、新理论机制，具体过程中所展现的物理现象或特征，他们也能在未来更精密、灵敏的天文仪器设备能帮助捕捉到相关数据和信息，从而验证他们的模型与推理。 但不得不承认，这种新的形成机制，也为早期宇宙中出现的超大质量黑洞，是如何形成？提供了一个自然的解释。而在这一形成中，不需要恒星先形成，也不需要借助种子黑洞，不断吞噬合并，然后才会产生超大质量黑洞。 参考资料： 1、Seeding Supermassive Black Holes with Self-interacting Dark Matter: A Unified Scenario with Baryons 相互作用下的暗物质：或是超大质量黑洞的源起的种子，也是重子的统一场景； 2、《科技日报》3月2日刊，超大质量黑洞可由暗物质直接形成； 3、新疆大学 王同征（硕士毕业论文）大质量双黑洞形成的新通道——黑洞吸积暗物质； 4、Wikipedia，暗物质（英语：Dark matter）相关释义。 |
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