天文學家早在上個世紀的時候研究了恆星在星系、星系在星系團的運動速度，觀測了宇宙微波背景輻射的特徵，他們獲得了不可思議的重大發現，宇宙中的大部分物質是不可見的“暗物質”，它們佔到宇宙總物質的大約84%，大部分的暗物質躲藏在星系邊緣地帶的“暈圈”。暗物質因為它的不發光性二班得名，有諸多我們未知的神秘屬性，暗物質也許不由原子組成，電子和質子也不是它的更小粒子成分。
暗物質是科學家難以理解的最大謎題之一，它在宇宙中普遍存在，卻非常神秘，超出了現有物理學模型的描述。主流的物理學家認為，暗物質由目前無法探測的粒子構成，大量探測“暗物質粒子”的實驗未能取得實質性的突破。非主流的一種理論排除微粒的可能，一些物理學家還將眼光投射到假設的天體——原初黑洞，他們相信原初黑洞可以擔當“暗物質”的角色。2016年2月，激光干涉引力波天文臺（LIGO）的科學家們從兩個黑洞的合併事件中第一次探測到引力波，這一突破性的發現重新點燃了科學家原有的一種熱情，他們提出過一種假設：暗物質由原初黑洞組成。早在黑洞引力波被發現之前，一些物理學家認為：幾十倍太陽質量大小的黑洞是暗物質的候選對象。
通常說來，黑洞以大質量恆星經過生命末期的爆炸後形成，原初黑洞則不同於這種機制所形成的黑洞，在早期的恆星誕生之前，原初黑洞已經出現，它的誕生不同於“恆星——黑洞”的轉換方式，它的形成時間要短得多。天體物理學家提出了原初黑洞形成的形成方式，即：通過原初氣體的直接坍縮、或者通過宇宙暴漲過程的氣體衝壓直接形成黑洞。
上海交通大學天文學系、李政道研究所和濱州大學天文學和天體物理學系的宇宙學和引力研究所、哈佛—斯密森尼天體物理學中心共同合作，中美科學團隊在最近的分析研究表明，緊湊的微弱矮星系能夠作為檢驗“原初黑洞——暗物質模型”的合適場合。英國皇家天文學會的《每月通訊》雜誌刊登了中美團隊的合作研究成果。通過觀測和分析不規則的矮星系IC1613. 團隊成員大膽設想原初黑洞構成了星系中的暗物質。發出微弱光線的矮星系同樣含有暗物質“暈圈”，對該星系的研究也許能夠揭示暗物質的組成。
暗物質由原初黑洞構成，這種設想以前就有。如果星系外圍的暈圈由暗物質構成，或者星系外圍的暈圈由奇異粒子組成，那麼星系的物質密度會有不同的分佈，團隊成員認為，觀測微弱矮星系暈圈中的恆星能夠發現到密度變化的效應，由於矮星系質量小，光線虛弱，恆星和原初黑洞的相互作用將會輕微地改變恆星的分佈狀態。團隊成員經過模擬計算，發現該矮星系的原初黑洞擁有大約2到14倍的太陽質量，這些原初黑洞的質量小於LIGO團隊發現的雙黑洞。團隊成員認為他們設計的模型並非完美，暗物質的性質仍然撲朔迷離。
科普編譯：鄧如山
2018-4-22
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