尋找原始黑洞的一些聰明方法 _黑洞

碰撞黑洞的圖示。來源：加州理工學院/R.赫特（IPAC）
據《今日宇宙》（Andy Tomaswick）：原始黑洞（PBH）最近在物理學界受到了廣泛的關注。其中一個主要原因是與暗物質的潛在聯系。實際上，如果PBH能夠被證明存在，那么它們很有可能就是暗物質的組成部分，暗物質是一種不可見的物質，占宇宙質量的85% 。如果得到證實，這肯定是一個諾貝爾級別的天體物理學發現。
但要證明這一點，必須有人先找到他們。到目前為止，PBH僅存在于理論上。但我們越來越接近于證明它們確實存在，索邦大學的Marcos Flores和加州大學洛杉磯分校的Alexander Kusenko在arXiv預印本服務器上發布的一篇新論文追溯了我們如何最終找到PBH，從而證明或反駁它們與暗物質的聯系的一些想法。
Flores和Kusenko博士專注于理解PBH形成理論，然后推斷出這些形成是如何被探測到的，即使使用現代設備也是如此。我們所知道的一個典型的黑洞是在超大質量恒星在自身重量的作用下坍塌時形成的。
PBH是在任何這樣大小的恒星坍塌之前形成的，所以它們必須使用不同的機制形成。這篇論文詳細介紹了一個理論化的PBH形成過程，其中包括對粒子不對稱性的詳細數學研究，以及它如何與其他粒子物理模型相吻合。但是天文學家如何才能看到這些構造呢？
一種方法是觀察角動量的損失。天文學家可以在宇宙早期觀測到粒子的“光暈” 。在許多情況下，它們正在快速旋轉。然而，如果它們的自旋急劇減慢，這可能表明PBH正在附近形成，通過將粒子拉向自己，消耗了角動量中的一些能量。
另一種方法是觀察各地天文學家最喜歡的一種新機制——引力波。目前還不完全清楚PBH的形成是否會引起引力波。盡管如此，本文還是討論了一些框架，這些框架可能會導致一種關于它們是否存在的理論。
超對稱性提供了其中一個框架。在某些情況下，在超對稱原理下運行的早期宇宙可能會形成PBH，形成下一代引力波探測器可能探測到的引力波。特別是，它將涉及論文所說的由某些理論中的時空擾動產生的“惡作劇機制” 。
探測這些PBH的最后一種方法是觀察引力透鏡。一些實驗，如光學引力透鏡實驗（OGLE）和斯巴魯望遠鏡的超超時空凸輪（HSC），已經注意到引力微透鏡，因為沒有已知的大質量物體會引起這種透鏡。PBH對這些望遠鏡來說實際上是看不見的，它可以提供一種解釋，盡管必須首先排除其他解釋。
其他理論為PBH的檢測提供了其他機會，包括觀察“Q球”或理論上大的物質“團塊”的相互作用。如果將足夠多的這些物質收集在一起，它們可能會形成PBH 。
最終，圍繞這些神秘物體的問題多于答案。如果他們真的存在，他們可以回答很多問題。然而，還需要更多的數據來證明這一點。實驗學家已經在盡可能快地開發新的更好的探測器，以幫助尋找PBH 。如果它們確實存在，我們找到它們只是時間問題。