本報(bào)訊據(jù)美國9月19日報(bào)道，美國普林斯頓大學(xué)和紐約大學(xué)研發(fā)出一種新的計(jì)算工具，以可視化方式模擬了初生黑洞通過一顆恒星的效果。利用該模型，科學(xué)家能深入了解難以捉摸的黑洞。
科學(xué)家認(rèn)為，宇宙的絕大部分由暗物質(zhì)構(gòu)成，初生黑洞是構(gòu)成暗物質(zhì)的假設(shè)物質(zhì)之一。但黑洞迄今尚未被直接觀察到。如果初生黑洞是暗物質(zhì)的來源，而銀河系中的恒星約有1000億顆，黑洞與恒星的互相碰撞不可避免。但初生黑洞不像較大黑洞，它不會(huì)“吞噬”恒星，當(dāng)它通過恒星時(shí)，只會(huì)在恒星表面造成明顯的震動(dòng)。通過探測恒星與黑洞相撞，能為暗物質(zhì)提供觀測證據(jù)，有助于天文學(xué)者進(jìn)一步理解宇宙的內(nèi)部運(yùn)作規(guī)律。
普林斯頓地理科學(xué)系博士后研究員斯拉文·漢納索杰和紐約大學(xué)宇宙學(xué)與粒子物理學(xué)中心的邁克爾·科斯頓以太陽為模型，推算初生黑洞對恒星表面造成的影響，以及初生黑洞的質(zhì)量和它通過太陽的可能軌跡。美國國家航空航天局(NASA)的蒂姆·山斯托姆則將推算結(jié)果制成了兩個(gè)模擬視頻，一個(gè)顯示了初生黑洞穿過太陽內(nèi)部時(shí)其表面的振動(dòng)，另外一個(gè)視頻顯示了黑洞擦過太陽表面的情景。
當(dāng)初生黑洞的運(yùn)行路徑穿過恒星時(shí)，它的萬有引力會(huì)擠壓恒星；當(dāng)黑洞穿過后，它在恒星表面造成的波紋會(huì)迅速復(fù)位?？扑诡D解釋說：“就像你戳一個(gè)水球，會(huì)看到內(nèi)部的水形成波紋，這和恒星表面的現(xiàn)象很相似。觀察恒星表面的運(yùn)動(dòng)，也能推測出其內(nèi)部的情況。如果一個(gè)黑洞通過，就能看到它(恒星)表面的顫動(dòng)。”
“人們已知初生黑洞通過恒星會(huì)造成影響，而這是第一次我們用數(shù)字精確推算出了這一幕。”約翰·霍普金斯大學(xué)物理與天文學(xué)教授馬克·卡敏科斯基說，該研究可作為探測初生黑洞的整合工具，并結(jié)合了現(xiàn)有太陽觀測技術(shù)的優(yōu)勢，提供了一種周全而精確的方法。
研究另一個(gè)重要意義是，它縮小了現(xiàn)有探測方法和黑洞質(zhì)量限制之間的鴻溝。目前人們對黑洞的研究很大程度上受制于質(zhì)量，有些質(zhì)量太小無法包括在黑洞范圍里，而有些太大會(huì)打亂整個(gè)星系。按照目前的方法，初生黑洞根據(jù)以前直接觀測到的霍金輻射和光線彎曲來設(shè)定，但只有那些處在蒸發(fā)中的黑洞且其質(zhì)量小于10的17次方克時(shí)，才能觀察到霍金輻射；質(zhì)量大于10的26次方克時(shí)，才能使光線彎曲?？扑诡D說，初生黑洞質(zhì)量在其空缺部分，約占10億分之一，這好比研究一個(gè)未知的目標(biāo)，其重量在一便士硬幣和一輛礦用卸貨車之間。
新方法修正并建立了更專門的質(zhì)量范圍，以定位一個(gè)初生黑洞。在他們的模擬中，初生黑洞質(zhì)量大于10的21次方克，約為一個(gè)小行星的質(zhì)量，其穿過恒星時(shí)在恒星表面產(chǎn)生了明顯的效果。
研究人員還指出，銀河系中每年約發(fā)生1萬次這樣的可探測事件?，F(xiàn)在我們知道初生黑洞能在恒星上面產(chǎn)生可探測的振動(dòng)，當(dāng)一個(gè)初生黑洞無害地滑過銀河系千億恒星時(shí)，觀察到它們的機(jī)會(huì)也大大增加。
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