IT之家 11 月 12 日消息，科技媒體 eurekalert 于 11 月 10 日發(fā)布博文，報道稱一項發(fā)表于《物理評論 D》的新研究提出，在宇宙大爆炸后不足一秒，遠早于原子元素形成之前，宇宙可能已經(jīng)是一個充滿復(fù)雜物理現(xiàn)象的舞臺。

該研究由意大利高等研究院（SISSA）的研究團隊主導(dǎo)，聯(lián)合意大利國家核物理研究所（INFN）、物理研究所（IFPU）和華沙大學(xué)合作完成。

該研究基于一個宇宙學(xué)模型假設(shè)：宇宙在極早期經(jīng)歷了一個短暫的“早期物質(zhì)主導(dǎo)時代”（Early Matter-Dominated Era，EMDE）。研究團隊據(jù)此推斷，在此期間，粒子可以凝聚形成物質(zhì)暈（用于描述由暗物質(zhì)和星系組成的大型結(jié)構(gòu)），并因相互作用引發(fā)引力熱坍縮，最終催生出宇宙中第一批黑洞、玻色子星等奇異天體結(jié)構(gòu)。

在原初核合成（宇宙誕生后 10 秒至 20 分鐘內(nèi)形成首批原子核的過程）之前，存在一個很大程度上未被探索的時期。新理論認為，“早期物質(zhì)主導(dǎo)時代”正好填補了這一空白。

在這種場景下，物質(zhì)暈?zāi)軌蜃匀恍纬?。如果?gòu)成物質(zhì)暈的粒子間存在相互作用，那么這種作用力便會觸發(fā)一種名為“引力熱坍縮”（Gravothermal Collapse）的劇烈過程，導(dǎo)致物質(zhì)高度壓縮，進而形成原初黑洞或其他致密天體。

IT之家注：“引力熱坍縮”是一種在自引力系統(tǒng)（如星團或粒子暈）中發(fā)生的現(xiàn)象。當系統(tǒng)內(nèi)部熱量無法有效散失時，核心區(qū)域會因引力變得越來越熱、越來越密，最終導(dǎo)致快速向內(nèi)坍縮。

研究人員指出，引力熱坍縮可能造就了三種奇異的天體：

• 第一種是“食人恒星”（cannibal stars），它不像太陽那樣通過核聚變產(chǎn)生能量，而是通過其內(nèi)部粒子相互碰撞并“自我湮滅”來發(fā)光發(fā)熱，如同“吞噬”自身來獲取能量。
• 第二種是玻色子星（Boson Stars），這類假想天體依靠粒子自身的量子特性來維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。不過，玻色子星的壽命可能極短，或在誕生數(shù)秒后就進一步坍縮為原初黑洞。
• 第三種則是原初黑洞，指在宇宙大爆炸后極短時間內(nèi)，由極高密度的物質(zhì)直接坍縮形成的黑洞，而非由大質(zhì)量恒星死亡后形成，它們被認為是暗物質(zhì)的候選者之一。

根據(jù)該研究的理論模型，早期物質(zhì)主導(dǎo)時代形成的物質(zhì)暈質(zhì)量相對較?。ǖ陀?102?克），因此產(chǎn)生的原初黑洞質(zhì)量也更小。

模型演算揭示了多種可能性：在某些條件下，原初黑洞的產(chǎn)量可能過高，從而違背現(xiàn)有天文觀測的約束；而在另一些條件下，則可能形成小行星質(zhì)量的原初黑洞，其數(shù)量之多，有望解釋宇宙中全部的暗物質(zhì)。此外，還有一部分原初黑洞可能在原初核合成發(fā)生前就已通過霍金輻射蒸發(fā)殆盡。

這項研究不僅為解釋暗物質(zhì)的來源提供了新思路，也為天體物理學(xué)開辟了更廣闊的探索方向。研究團隊總結(jié)道，未來可以進一步探索在當今宇宙中，由自相互作用的暗物質(zhì)暈坍縮形成“食人恒星”與玻色子星的可能性。