暗物质是由原始黑洞构成的吗？

天文学家研究星系的运动和宇宙微波背景辐射的特征，在上个世纪开始认识到，宇宙中的大部分物质都是不可见的。宇宙中大约74%的物质是暗物质，大部分都位于星系周围的光晕中。它被称为暗物质，因为它不发光，但它也很神秘：它不是由原子或它们通常的成分，如电子和质子组成。与此同时，天文学家观测到了黑洞的影响，最近还发现了一对黑洞合并产生的引力波。黑洞通常是在大质量恒星的爆炸死亡过程中形成的，这一过程可能需要数亿年的时间，作为一颗恒星与周围气体的结合，演化而最终死亡。

小矮星系IC1613，天文学家想知道原始黑洞是否可能构成宇宙中的暗物质，这表明暗物质晕的微弱星系的形状可能会揭示答案。图片：NASA/JPL-Caltech/SSC

一些黑洞在早期宇宙中被推断存在，但是在早期宇宙中可能没有足够的时间来进行正常的形成过程。有人提出了一些替代方法，如原始气体的直接坍塌或与宇宙膨胀有关的过程，这些原始黑洞可能已经被制造出来了。CfA天文学家Qirong Zhu领导了一组四名科学家，研究了今天的暗物质是由原始黑洞组成的可能性。如果星系晕是由黑洞组成的，那么它们的密度分布应该与由外来粒子组成的光环不同。在星系的演化过程中，黑洞光环的形成要比其他种类的光环要早得多。

科学家认为，观测那些在微弱的矮星系的光环下的恒星，可以探测到这些效应，因为矮星系很小，很微弱(它们的光只有几千个太阳亮度)，在那里轻微的影响可以更容易被发现。研究小组运行了一组计算机模拟来测试矮星系halos是否可以揭示原始黑洞的存在，发现恒星和原始晕黑洞之间的相互作用会轻微改变恒星分布的大小。天文学家也得出结论，这些黑洞需要在大约2到14个太阳质量之间存在质量，在这些奇异物体的预期范围内(尽管比最近的引力波探测器观测到的黑洞要小)，与其他研究的结论相当。然而，研究小组强调，所有的模型仍然是不确定的，暗物质的性质仍然是难以捉摸的。

博科园-科学科普｜参考期刊文献：皇家天文学会月报｜来自：哈佛史密森天体物理中心