根據(jù)馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校物理學(xué)家最新研究,未來十年間天文學(xué)家有90%的概率觀測到一次深空爆炸,此舉將驗證多個關(guān)于黑洞的長期理論,并釋放出已知與未知現(xiàn)存所有粒子的完整集合。這項研究指出,這類爆炸標志著宇宙黎明時期殘留的微型黑洞走向終結(jié)。
此類事件長期被認為極其罕見,平均每十萬年才可能發(fā)生一次可觀測爆炸。但新分析表明其發(fā)生頻率遠超預(yù)期,平均每十年就會出現(xiàn)一次可觀測爆炸?,F(xiàn)有技術(shù)足以捕捉這類事件,其發(fā)現(xiàn)將對天體物理學(xué)產(chǎn)生多重突破:首次證實該類黑洞存在,同時揭示所有黑洞的消亡機制。
更令人振奮的是,此類爆炸應(yīng)會釋放現(xiàn)存所有種類的基本粒子 —— 既包括已知粒子(如尋常的電子和中子),也包含"已知的未知"粒子(即我們推測存在但尚未發(fā)現(xiàn)的物質(zhì),如暗物質(zhì))。而最具啟示性的當(dāng)屬"未知的未知"粒子 —— 那些完全超出人類想象的粒子。
"我們將獲得宇宙萬物構(gòu)成粒子的權(quán)威記錄,"馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校天體物理學(xué)家華金·伊瓜茲·胡安表示,"這徹底革新物理學(xué)并重構(gòu)宇宙史。"該爆炸理論由物理學(xué)家斯蒂芬·霍金于1974年首次提出。盡管黑洞以吞噬鄰近物質(zhì)著稱,但霍金通過量子效應(yīng)計算出它們同樣會釋放粒子。
這種被稱為"霍金輻射"的現(xiàn)象會持續(xù)減少黑洞質(zhì)量,直至其完全蒸發(fā)。雖然該輻射過于微弱難以探測,但在最終消亡階段會增強為類超新星爆炸 —— 此類爆發(fā)現(xiàn)象可被觀測。該過程極其緩慢,恒星質(zhì)量黑洞的消亡遙不可及,超大質(zhì)量黑洞存續(xù)時間更久。但可能存在壽命更短的超微型黑洞類別。
原初黑洞質(zhì)量預(yù)計與小行星相當(dāng)(而非恒星級),推測形成于大爆炸后的最初瞬間故得此名。"黑洞質(zhì)量越小溫度越高,釋放粒子越多。原初黑洞蒸發(fā)時質(zhì)量持續(xù)減小導(dǎo)致溫度升高,輻射強度呈爆發(fā)式增長直至最終爆炸,"該校物理學(xué)家安德烈亞·塔姆解釋道。
根據(jù)標準模型理論,原初黑洞的年齡與質(zhì)量表明其多數(shù)應(yīng)已蒸發(fā)。但研究團隊通過模型修正模擬發(fā)現(xiàn):假設(shè)存在一種較重的電子變體(研究者稱為"暗電子"),可能賦予原初黑洞現(xiàn)有黑洞缺乏的電荷特性。研究表明該特性可暫緩霍金輻射進程,推遲宇宙"死神"的到訪 —— 這意味著人類或?qū)⒁娮C這場終極絢爛。
"我們證實若原初黑洞形成時攜帶暗電荷,模型預(yù)測其最終爆炸前會進入暫時穩(wěn)定態(tài),"物理學(xué)家邁克爾·貝克指出。團隊測算顯示:若模型正確,現(xiàn)有伽馬射線天文臺每十年即可觀測一次此類爆炸。此舉將同時驗證原初黑洞存在、提供霍金輻射直接證據(jù),并為人類獻上宇宙基本粒子的完整樣本集。
該項研究成果已發(fā)表于《物理評論快報》。
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