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理论|美媒文章：韦布望远镜能解开暗物质之谜？

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参考消息网2月12日报道美国《大众科学》月刊网站1月7日发表题为《詹姆斯·韦布空间望远镜也许可以帮助解开暗物质之谜》的报道 ， 全文摘编如下：
【理论|美媒文章：韦布望远镜能解开暗物质之谜？】一项新研究探索了一种最近卷土重来的旧理论 ， 称暗物质可能由古老的黑洞构成 。 美国国家航空航天局（NASA）最近发射的詹姆斯·韦布空间望远镜 ， 在接下来这年得出的观测结果可能暗示 ， 宇宙诞生时形成了许多黑洞 。 这些观测结果甚至可以解释暗物质的万有引力效应 。
许多粒子物理学模型利用所谓“大质量弱相互作用粒子”解释暗物质 。 大质量弱相互作用粒子是重而缓慢移动的理论粒子 ， 会在引力作用下拖拽普通物质 。 但加利福尼亚大学圣克鲁斯分校物理学家本杰明·莱曼说 ， 这种解释“与最近实验数据之间的矛盾越来越大” 。 莱曼的专业领域是暗物质和粒子物理学 ， 但并未参与此项研究 。 因此 ， 粒子物理学界一直渴望探索暗物质的其他候选粒子 ， 包括用新模型重温过去的理论 。
20世纪70年代初 ， 斯蒂芬·霍金曾预言 ， 在极热、极密的早期宇宙中 ， 密度大的一块块区域可能成为最初的黑洞 。 在时间之初 ， 黑洞（即所谓原初黑洞）的创造有赖于一个关键事实：宇宙的大规模结构是大爆炸后微小波动的结果 。
根据这一理论 ， 这些波动区域将达到临界密度 ， 准备成为黑洞；但因为周围热量极高 ， 它们不会瞬间坍塌 。 新研究报告的作者、欧洲航天局科学主任、X射线天文学专家京特·哈辛格说 ， 微粒太热了 ， 它们在“四处快速移动” ， 在宇宙扩散和冷却前无法坍塌成黑洞 。 这项研究报告即将发表在《天体物理学杂志》季刊上 。
哈辛格说 ， 只有在被称为夸克的基本粒子能够凝聚成质子时 ， 这种坍塌才会发生 。
领导这项研究的迈阿密大学天体物理学家尼科·卡佩卢蒂说 ， 研究小组着手研究我们今天看到的宇宙是否可能是通过这种原初黑洞的“新宇宙学”创造出来的 。 他们的模型发现 ， 由原初黑洞充当暗物质的宇宙可能看上去非常接近我们的宇宙 。
莱曼说：“原初黑洞和暗物质并不相互排斥 。 原初黑洞是暗物质的一种可能形式 。 ”他说 ， 能够用这种模型进行测试的科学谜题极多 ， 研究方法也很全面 。
这个团队的模型预测的是大爆炸约5000万年后形成的恒星 ， 比标准模型预测的3亿年要早得多 。 卡佩卢蒂说 ， 科学家或许能够通过近距离观察宇宙的远古时期来解决这个时间差 。
韦布望远镜是要探测超过135亿年前的信号 ， 它可能成为霍金数十年前提出的想法与暗物质之间的一座桥梁 。 哈辛格说 ， 早在霍金提出原初黑洞时 ， 研究人员“对于规模并没有真正的感觉” 。 他们认为 ， 由此产生的黑洞会非常小 ， 因此接下来若干年一直在寻找小黑洞产生的伽马射线 。 因为找不到 ， 这个想法就被大多数研究人员搁置了几十年 。
直到后来 ， 科学家才意识到 ， 原初黑洞可以存在于各种大小的黑洞中 ， 包括重得多的黑洞 。 哈辛格说 ， 在首次发现引力波后 ， 原初黑洞的概念也获得很大吸引力 ， 因为它显示出比天文学家预期的更重的黑洞 。
卡佩卢蒂说 ， 即使拥有今天最好的望远镜 ， 科学家对早期宇宙的了解仍有“很大空白” 。 天文学家可以观测到宇宙最近130亿年的历史 ， 但宇宙的历史约为140亿年 。
他说 ， 缺失的10亿年充满悬而未决的问题 ， 比如最终如何出现质量是太阳几十亿倍的巨大黑洞 。 研究人员目前对物理学的理解无法解释这些超大质量黑洞的形成 。
哈辛格相信 ， 韦布望远镜能够观测到存在于所谓“深空场”的恒星——如果它们存在 。 哈勃空间望远镜首次在深空场发现众多最古老的星系 。 这种情况如果发生 ， 可能会出现在韦布望远镜投入运行几个月后 。
卡佩卢蒂说 ， 韦布望远镜将“打开那扇窗户” ， 望向一个遥远的时代 。 如果它发现原始星系比预测的要丰富得多 ， 其数量和属性可能是判断原初黑洞是否存在的很好指标 。 但卡佩卢蒂说 ， “确凿的证据”很可能是未来探测到原初黑洞发出的引力波 。
莱曼认为 ， 有一种“令人兴奋的可能性” ， 韦布望远镜可以测试这些研究作者设计的模型 。 但他说 ， 他认为“这并不能完全解决暗物质是否由原初黑洞构成的问题” 。
哈辛格说 ， 科学家通常不会试图证明他们的理论是正确的 ， 而是想出一种理论 ， 然后试图“将其否定” 。 想从理论中找漏洞的尝试失败得越多 ， 理论就越牢固 。 如果不能被否定 ， 理论就会存在下去——至少直到下一代实验和发现之前 。
无论这个团队的理论是否被否定 ， 即将获得的观测结果可能都是搜寻原初黑洞事业的重要里程碑 。 哈辛格说 ， 如果科学家研究了韦布望远镜最深远的观测结果后“没有看到标准模型有任何变化 ， 那就麻烦了” 。

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