黑洞的特点
黑洞是爱因斯坦广义相对论的产物。从数学上讲,黑洞有两个特点。一个是事件视界,即一个表面,任何物质,甚至光都无法从其中逃脱。另一个是在黑洞中间有一个奇点,所有物质都被挤压在一起,密度无限大。
暗能量:宇宙膨胀的原因
暗能量是完全不同的东西,至少表面上如此。它是我们给加速宇宙膨胀的东西起的名字。暗能量决定了我们宇宙的最终命运,决定了它将如何结束。膨胀会越来越快吗?它会减慢速度吗?甚至有可能重新坍缩并重新开始吗?这一切都取决于暗能量。
暗能量巡天望远镜DESI
天体物理学家通过观察遥远的星系来测量宇宙膨胀的变化。这些星系距离我们数十亿光年。我们可以测量这些星系的结构和运动随时间的变化,从而了解宇宙是如何膨胀的。暗能量巡天望远镜DESI是一台在亚利桑那州基特峰顶进行巡天的望远镜,其最近的测量结果令人大吃一惊。
通过寻找重子声学振荡研究暗能量
DESI寻找重子声学振荡,即早期宇宙等离子体中声波遗留下来的星系模式。暗能量会影响这些模式随时间的变化,因此通过测量不同年龄的星系的模式,我们可以找出暗能量的变化方式。该小组发现了非常初步的证据,表明暗能量并不是恒定的,而是略微减弱了。之前另一项研究超新星数据的实验也得出了类似的结论。
DESI发现暗能量在略微减弱
目前这一发现的显著性较低,约为 2.5σ西格玛。因此,也许随着数据越来越好,这一发现就会消失。然而,如果它是正确的,那就意味着宇宙的膨胀正在加速,但没有我们想象的那么快,而且速度正在变慢。
可能的原因:黑洞随宇宙膨胀而膨胀
论文分析可能的原因是黑洞不只是存在于星系内部,它们能感受到宇宙的膨胀,并随之膨胀。如果黑洞膨胀,它们的质量就会增加。因此,宇宙内部的质量也会增加。这似乎违反了能量守恒定律,但在膨胀的宇宙中,能量是不守恒的。之前也有一些研究表明,单个黑洞的增长太小,无法直接观察到,这与观测结果相符。
宇宙不同时期形成的黑洞数量不同
在论文中,他们计算了这些不断增长的黑洞对宇宙膨胀的贡献。宇宙中不同时期形成的宇宙数量不同。在早期宇宙中,一旦条件允许,许多恒星就会突然形成。其中一些后来形成了黑洞。所以在一段时间内,有大量的黑洞形成,后来速度减慢了。这意味着如果黑洞产生暗能量,那么暗能量也会随着黑洞数量减少而变弱。
观测结果符合模型预测
他们在论文中表明模型符合观测结果。虽然没有在论文中明说,但由于黑洞最终会完全蒸发,如果论文结果正确,这意味着暗能量将完全消失,宇宙将最终坍缩。
理论仍有很多地方待解释
但并不是所有人都认同这一结论。首先,结论成立的前提是不能使用现有的黑洞模型。现有的黑洞模型尺寸不会增加,而论文提到的随宇宙膨胀变化的黑洞,目前既没有数学依据,也没有观察结果。另外,大多数的黑洞黑洞都位于星系中,但星系却不会随着宇宙膨胀。这也需要合理的解释。
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