白洞可能是暗物質的神秘組成部分？

一項新的研究發現，理論上黑洞完全相反的白洞可能構成了神秘暗物質的主要組成部分，而這些暗物質被認為是宇宙中大部分物質的組成部分。研究人員說，其中一些奇異的白洞甚至可能早於大爆炸。黑洞擁有強大的引力，即使光，宇宙中最快的東西，也不能能逃脫。圍繞黑洞核心不可見的球形邊界，標誌著它的不返回點，即它的視界。黑洞是愛因斯坦廣義相對論的一個預言。另一種被稱為「白洞」，就像一個反向的黑洞：而沒有任何東西能從黑洞的視界逃逸出來，可以輸入一個白洞的視界。

在這張由哈勃太空望遠鏡拍攝的照片中，星系群Abell 3827中暗物質的分布顯示為藍色等高線。圖片：ESO/R. Massey

先前的研究表明，黑洞和白洞是相互連接的，物質和能量落入黑洞，可能從宇宙的某個地方或另一個宇宙的某個地方出現。2014年法國馬賽大學(Aix-Marseille University)的理論物理學家卡洛·羅維里(Carlo Rovelli)和他的同事們提出，黑洞和白洞可能以另一種方式連接在一起：當黑洞死亡時可能會變成白洞。在20世紀70年代，理論物理學家史蒂芬·霍金計算出所有黑洞都應該通過發射輻射來蒸發質量。黑洞蒸發的質量比吸收的要大時，會縮小並最終消失。然而，Rovelli和他的同事們認為，如果空間和時間結構是量子的，那麼縮小的黑洞就不會消失——這是由被稱為量子的不可分割量子構成。

時空是研究中尋求統一廣義相對論的量子，它可以解釋引力的本質，量子力學可以描述所有已知粒子的行為，形成一個可以解釋宇宙所有力量的單一理論。在2014年的研究中，Rovelli和他的團隊提出，一旦黑洞蒸發到一定程度，它就不能再縮小了，因為時空不能被擠壓到任何更小的空間里，黑洞就會反彈，形成一個白色的洞。Rovelli或：我們無意中發現了一個可能的事實，即黑洞在蒸髮結束時變成了一個白洞。黑洞現在被認為是巨大的恆星在巨大的爆炸中死亡中坍塌形成。

然而，上世紀60年代和70年代的研究表明，在大爆炸後的一秒鐘內，黑洞也可能產生，這是由於在快速膨脹的新生宇宙中，密度的隨機波動。這些波動集中在一起的區域可能會坍塌形成黑洞。Rovelli和他的同事們指出，這些所謂的原始黑洞要比恆星質量的黑洞小得多，並且可能在宇宙生命周期中形成白洞。即使是直徑很小的白洞也可能相當大，就像比沙粒還小的黑洞比月球更重。現在，Rovelli和研究的合著者，西班牙巴斯克地區大學的Francesca Vidotto認為，這些微小的白洞可以構成暗物質。

雖然暗物質被認為是宇宙中所有物質的5 / 6，但科學家們並不知道它是由什麼組成的。顧名思義，暗物質是看不見的；它不發射，反射，甚至阻擋光。因此，暗物質目前只能通過它對正常物質的引力作用來追蹤，例如恆星和星系。暗物質的本質是目前科學界最大謎團之一。根據太陽附近的恆星運動，暗物質的局部密度大約是每立方秒太陽質量的1%，也就是34.7立方光年。占這個密度與白洞，科學家計算出一個小小的白洞——遠小於質子和1000000克的質量等於「半英寸的頭髮，需要每2400立方英里(10000立方千米)。

這些白洞不會發射任何輻射，因為它們比光的波長要小得多，所以它們是看不見的。如果一個質子碰巧撞擊了其中一個白洞，白洞「就會彈回來」。不能吞下任何東西，如果黑洞遇到了這些白洞中的一個，結果將是一個更大的黑洞。就好像看不見的、微小的白洞在時間的黎明前還不夠狂野，Rovelli和Vidotto進一步指出，宇宙中的一些白洞實際上可能早於大爆炸。未來的研究將探索在以前的宇宙中這些白洞是如何幫助解釋為什麼時間只在當前的宇宙中向前流動，而不是反過來的。Rovelli和Vidotto在4月11日的一篇論文中詳細介紹了他們的發現，這篇論文提交給了重力研究基金會一年一度的關於引力論文競賽。

博科園-科學科普｜文：Charles Q. Choi/Space

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