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原初黑洞几时有? 线索或在宇宙起源中

2018-09-13 09:52 来源:科技日报

  无中生有的物质起伏

  早在1960年代,苏联物理学家雅科夫·泽尔多维奇和英国物理学家斯蒂芬·霍金分别指出了在极早期宇宙中形成原初黑洞的理论可能性。这在后来的宇宙学研究中被广泛探讨。霍金指出,宇宙刚刚经历大爆炸创生阶段之后,局部密集区域的物质可能由于自身引力作用发生坍缩,从而形成原初黑洞,并在宇宙后续的漫长演化中不断影响着宇宙的结构。

  然而,这些局部密集的物质密度分布从何而来呢?为了回答这一问题,人们将目光投向了宇宙学的另一个重要话题。那就是,宇宙在极早期经历了怎样的物理起源和动力学演化?

  当前最主流的宇宙起源假说是美国宇宙学家阿兰·古斯在上世纪80年代提出的暴胀学说。他认为宇宙诞生后迅速进入了一段接近于指数形式的加速膨胀阶段。这让宇宙的空间尺度在大爆炸发生之后约10-32秒内发生了约1026倍的拉伸。形象地说,这意味着在非常短的时间内,一个氢原子直径大小的空间距离被放大为约一光年的尺度。

  它们并没有意义。这被称作真空量子涨落。在暴胀期间,宇宙中原本极为微小的真空量子涨落同样会被拉伸开,并会在其波长超过某个由宇宙膨胀速度决定的尺度时,成为真实的物质密度起伏。宇宙膨胀速度越快,这个尺度越小。

  由此理论机制所发展起来的宇宙学扰动理论预言了一个巧夺天工的宇宙微波背景辐射图景。1989年人类发射了第一枚宇宙微波背景辐射卫星——宇宙背景探测器(COBE),它公布的观测数据支持了这一理论。之后威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)以及普朗克(Planck)卫星的高精度实验数据都验证了这一点。

编辑: 罗予岐

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