根据马萨诸塞大学阿默斯特分校物理学家最新研究,未来十年间天文学家有90%的概率观测到一次深空爆炸,此举将验证多个关于黑洞的长期理论,并释放出已知与未知现存所有粒子的完整集合。这项研究指出,这类爆炸标志着宇宙黎明时期残留的微型黑洞走向终结。
此类事件长期被认为极其罕见,平均每十万年才可能发生一次可观测爆炸。但新分析表明其发生频率远超预期,平均每十年就会出现一次可观测爆炸。现有技术足以捕捉这类事件,其发现将对天体物理学产生多重突破:首次证实该类黑洞存在,同时揭示所有黑洞的消亡机制。
更令人振奋的是,此类爆炸应会释放现存所有种类的基本粒子 —— 既包括已知粒子(如寻常的电子和中子),也包含"已知的未知"粒子(即我们推测存在但尚未发现的物质,如暗物质)。而最具启示性的当属"未知的未知"粒子 —— 那些完全超出人类想象的粒子。
"我们将获得宇宙万物构成粒子的权威记录,"马萨诸塞大学阿默斯特分校天体物理学家华金·伊瓜兹·胡安表示,"这彻底革新物理学并重构宇宙史。"该爆炸理论由物理学家斯蒂芬·霍金于1974年首次提出。尽管黑洞以吞噬邻近物质著称,但霍金通过量子效应计算出它们同样会释放粒子。
这种被称为"霍金辐射"的现象会持续减少黑洞质量,直至其完全蒸发。虽然该辐射过于微弱难以探测,但在最终消亡阶段会增强为类超新星爆炸 —— 此类爆发现象可被观测。该过程极其缓慢,恒星质量黑洞的消亡遥不可及,超大质量黑洞存续时间更久。但可能存在寿命更短的超微型黑洞类别。
原初黑洞质量预计与小行星相当(而非恒星级),推测形成于大爆炸后的最初瞬间故得此名。"黑洞质量越小温度越高,释放粒子越多。原初黑洞蒸发时质量持续减小导致温度升高,辐射强度呈爆发式增长直至最终爆炸,"该校物理学家安德烈亚·塔姆解释道。
根据标准模型理论,原初黑洞的年龄与质量表明其多数应已蒸发。但研究团队通过模型修正模拟发现:假设存在一种较重的电子变体(研究者称为"暗电子"),可能赋予原初黑洞现有黑洞缺乏的电荷特性。研究表明该特性可暂缓霍金辐射进程,推迟宇宙"死神"的到访 —— 这意味着人类或将见证这场终极绚烂。
"我们证实若原初黑洞形成时携带暗电荷,模型预测其最终爆炸前会进入暂时稳定态,"物理学家迈克尔·贝克指出。团队测算显示:若模型正确,现有伽马射线天文台每十年即可观测一次此类爆炸。此举将同时验证原初黑洞存在、提供霍金辐射直接证据,并为人类献上宇宙基本粒子的完整样本集。
该项研究成果已发表于《物理评论快报》。
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