用光學望遠鏡從多元宇宙探索原始黑洞

日本科維理宇宙物理學與數學研究所（Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe）利用昴星團望遠鏡，尋找了恆星和星系誕生前宇宙中形成的黑洞。這些原始黑洞可以解釋全部或部分暗物質，甚至一些引力波信號，並為我們星系和其他星系的中心發現的超大質量黑洞播下種子。它們還可以在重元素的合成中發揮作用，當其與中子星碰撞並摧毀時，釋放出富含中子的物質。

為了更多地了解原始黑洞，研究小組觀察了早期宇宙留下的線索。早期的宇宙密度非常大，任何大於50%的正密度漲落都會產生黑洞。然而，孕育星系的宇宙學擾動已知要小得多。因此，早期宇宙中的一些過程可能為黑洞的形成創造了合適的條件。

科學家認為，原始黑洞可能在膨脹時期創造的嬰兒宇宙中形成，這一時期的快速膨脹被認為是我們今天觀察到的宇宙結構的形成原因。

研究小組利用位於在夏威夷毛納基火山（Mauna Kea）4200米的山頂附近的昴星團望遠鏡描述了原始黑洞的形成，並證明了來自多元宇宙的黑洞可以被發現。科維理宇宙物理學與數學研究所首席研究員高田昌広團隊正致力於利用昴星團望遠鏡尋找原始黑洞，最近報告了新倉星系中原始黑洞存在的主要限制條件

昴星團望遠鏡每隔幾分鐘就拍攝一次整個仙女座星系。如果一個黑洞穿過了其中一顆恆星的視線，黑洞的引力會使光線彎曲，使恆星在短時間內看起來比之前更亮。恆星變亮的持續時間能告訴天文學家黑洞的質量。

該望遠鏡的第一次觀測已經報告了一個非常有趣的候選事件，它與來自多元宇宙的原始黑洞相一致，其黑洞質量與月球質量相當。該團隊正在進行新一輪的觀測，以擴展搜索範圍，並提供一個決定性的測試，以確定來自多元宇宙的原始黑洞能否解釋所有暗物質。

【圖：科維理宇宙物理學與數學研究所；文：節錄自科學網頁；新聞訊息由林景明提供】 研究全文刊登在2020年10月30日出版的《物理評論快報》