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黑洞是目前宇宙中最神秘的物体,因没有光能逃脱它们的魔爪而得名。

但一项新的理论提出,黑洞可能根本就不是黑色的。根据一项新的研究,这些黑洞可能是暗星,它们的核心是奇异物理。这种神秘的新物理现象可能会导致这些暗星发出一种奇怪的辐射;这种辐射反过来可以解释宇宙中所有神秘的暗物质,它们能吸引一切,但不发光。

1暗黑星系

由于爱因斯坦的广义相对论描述了物质是如何扭曲时空的,我们知道一些大质量恒星会不断坍缩,缩成一个无限小的点——一个奇点。

奇点一旦形成,就会被视界包围。这是宇宙中终极的单行道。在视界处,黑洞的引力非常之强,如果你想离开,你的速度必须比光速还要快。但运动速度超过光速是不可能的,任何超过这一门槛的东西都注定要永远存在。

因此,黑洞诞生了。

这些简单而又令人惊讶的说法经过了几十年的观察仍然成立。天文学家观察到一颗恒星的大气层被吸入黑洞。他们看到了围绕黑洞运行的恒星。地球上的物理学家已经听到了黑洞碰撞时发出的引力波。我们甚至拍下了黑洞“影子”的照片——黑洞是由周围气体的光芒雕刻出来的。

然而,黑洞科学的核心仍然存在神秘之处。定义黑洞的特性——奇点——在物理上似乎是不可能的,因为物质实际上不可能塌缩至一个无限小的点。

2普朗克引擎

这意味着,目前对黑洞的理解最终需要更新,或者用其他的理论来解释黑洞的中心是什么。

但这并没有阻止物理学家们的努力。

一种关于黑洞奇点的理论用更容易接受的东西取代了那些无限小的被无限压缩的物质点:一个难以置信的被压缩的物质点。这被称为普朗克核,因为这个理论认为,黑洞内的物质会被压缩到最小的尺度,也就是普朗克长度,也就是1.6* 10 米。

这真是太小了。

有了普朗克核心,它将不再是一个奇点,一个黑洞将不再拥有一个事件视界——不会有任何地方的引力超过光速。但对于外部观察者来说,引力是如此之强,以至于它看上去和行动起来都像一个视界。虽然我们现在还没有能力去做,但只有极其敏感的观察,才能看出区别。

3暗物质

根本的问题需要根本的答案,所以用“普朗克核心”来取代“奇点”并不是那么牵强。不过,这个理论只不过是一个模糊的轮廓,并不像物理学或数学那样,可以自信地描述这种环境。换句话说,普朗克核在物理学上相当于一堆纸团。

这是一件很有用的事情,因为奇点需要一些严肃的、不落俗套的思考。而且可能会有一些额外的副作用。比如,解释暗物质的奥秘。

暗物质占宇宙质量的85%,但它从不与光相互作用。我们只能通过它对普通发光物质的引力效应来确定它的存在。例如,我们可以观察围绕星系中心运行的恒星,并利用它们的轨道速度来计算这些星系的总质量。

在2月15日提交给预印本数据库arXiv的一篇新论文中,德国夫劳恩霍夫科学算法与计算研究所的物理学家伊戈尔·尼基廷提出了“激进奇点”的想法,并将其提升到了一个新的高度。根据这篇论文,普朗克核可能会发射粒子(因为没有视界,这些黑洞也不是完全黑的)。这些粒子可能是我们熟悉的,也可能是全新的。

也许它们是某种可以解释暗物质的粒子形式。尼基丁在文章中提到,如果黑洞真的是普朗克恒星,而且它们不断地释放出一股暗物质流,那么我们就可以解释星系内恒星的运动。

他的想法可能经不起进一步的探究(暗物质存在的证据远不止它对恒星运动的影响)。但这是一个很好的例子,说明我们需要想出尽可能多的理论来解释黑洞,因为我们永远不知道它与宇宙中其他未解之谜之间可能存在什么联系。

作者:保罗·萨特 PaulSutter

原文链接:http://www.toutiao.com/a6968272965049795083

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