寻找原初黑洞的一些巧妙方法
原初黑洞(PBH)最近受到了物理学界的广泛关注。主要原因之一是与暗物质的潜在联系。实际上,如果能够证明PBH的存在,那么它们很有可能就是暗物质(占宇宙质量85%的不可见物质)的组成部分。如果得到证实,这无疑将是天体物理学领域的诺贝尔级发现。
但为了证明这一点,必须有人先找到它们。到目前为止,PBH仅存在于理论上。但我们越来越接近证明它们确实存在,索邦大学的马科斯·弗洛雷斯和加州大学洛杉矶分校的亚历山大·库森科在arXiv预印本服务器上发布了一篇新论文,追踪了一些关于我们如何最终找到PBH的想法,从而证明或反驳它们与暗物质的联系。
博士。弗洛雷斯和库森科专注于理解PBH形成理论,然后推断即使使用现代设备也可以如何检测到这些形成。我们知道,当超大质量恒星在自身重量作用下坍缩时,就会形成典型的黑洞。
弗雷泽讨论了PBH。
PBH是在任何如此大小的恒星坍缩之前形成的,因此它们必须使用不同的机制形成。该论文详细介绍了理论化的PBH形成过程,其中涉及对粒子不对称性的详细数学研究以及它如何与其他粒子物理模型相适应。但天文学家如何才能看到这些结构呢?
一种方法是观察角动量的损失。天文学家可以在宇宙早期观察到粒子的“光晕”。在许多情况下,它们旋转得很快。然而,如果它们的旋转急剧减慢,则可能表明附近正在形成PBH,通过将粒子拉向自身来消耗角动量的部分能量。
另一种方法是观察世界各地天文学家最喜欢的一种新机制——引力波。目前尚不完全清楚PBH的形成是否会引起引力波。尽管如此,本文还是讨论了一些框架,这些框架可能会产生关于它们是否有效的理论。
超对称提供了其中一种框架。在某些情况下,在超对称原理下运行的早期宇宙可能会形成PBH,从而形成下一代引力波探测器可能探测到的引力波。特别是,它将涉及论文所称的由某些理论中的时空扰动产生的“恶作剧机制”。
检测这些PBH的最后一种方法是观察引力透镜。光学引力透镜实验(OGLE)和斯巴鲁望远镜的超级超级相机(HSC)等一些实验已经注意到引力微透镜现象,但没有已知的大质量物体会引起这种透镜现象。PBH对于这些望远镜来说实际上是不可见的,可以提供一种解释,尽管必须首先排除其他解释。
其他理论为PBH检测提供了其他机会,包括观察“Q球”或理论上的大物质“斑点”的相互作用。如果足够多的这些物质收集在一起,它们可能会形成PBH。
最终,围绕这些神秘物体的问题多于答案。如果它们确实存在,他们可以回答很多问题。然而,需要更多数据来证明这一点,排除任何合理怀疑。实验人员已经在尽快开发新的、更好的探测器,以帮助寻找PBH。如果它们确实存在,我们找到它们只是时间问题。
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