宇宙大爆炸之后，还有一次黑暗大爆炸…

这是哈勃太空望远镜拍摄的星系团Cl0024+1654照片，其中的暗物质以蓝色表示

导读：暗物质的谜团一直困扰着科学家。最近一些物理学家提出，暗物质是在另一次宇宙“大爆炸”中形成的。如果这一理论得到证实，有可能会改变我们对早期宇宙的看法。

如今的天文学家普遍认为，宇宙起源于一次大爆炸。大约137亿年前，一个极其炽热、密度极高的辐射点突然爆发，产生了我们今天所知的宇宙。

但是，这次大爆炸是否是唯一的宇宙创生事件呢？有些物理学家提出了一个大胆的想法，认为在大爆炸之后，可能还有一次“暗大爆炸（DarkBig Bang）”，可以解释宇宙中神秘的暗物质来源。

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看不见的暗物质

暗物质是一种我们无法直接观测到的物质，它不发光也不反射光。但是通过观测分析其他物质受到的引力作用，科学家认为宇宙中存在暗物质，并且数量巨大，约占宇宙中所有物质的85%。

暗物质对星系的形成和运动有着重要的影响，也是天文学家研究宇宙结构和演化的关键线索。然而，暗物质的本质和起源一直是一个谜。

宇宙大爆炸示意图

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宇宙大爆炸后还有暗大爆炸？

在去年2月提交的论文《暗物质和引力波来自黑暗大爆炸》中，美国科学家凯瑟琳·弗里兹（KatherineFreese）和瑞典科学家马丁·沃尔夫冈·温科勒（MartinWolfgang Winkler）提出了“暗大爆炸”的理论。

这两位科学家分别来自美国密歇根大学和瑞士斯德哥尔摩大学，其中凯瑟琳·弗里兹是世界暗物质研究领域的顶尖专家。根据他们的理论，“暗大爆炸”可能是暗物质和暗辐射产生的根源。

两位科学家的“暗大爆炸”的理论认为，暗大爆炸发生在最初的宇宙大爆炸之后的某个时间。他们还认为，“暗大爆炸”发生在一个由暗物质和暗能量组成的所谓“暗区”。在某个时刻，这个暗区可能发生了相变，使得暗真空能量转化为一种高温的暗粒子等离子体。

根据他们的论文，在暗大爆炸的过程中，暗物质可能以多种方式产生。一种可能是所谓的“暗物质自相残杀”，即暗物质粒子相互吞噬。另一种可能是暗物质粒子成对湮灭，然后经过一个称为“热冻结”的冷却阶段。

研究人员还发现，暗物质大爆炸必须遵循某些限制条件；如果发生得太早，现在的暗物质就会太多；如果发生得太晚，现在的暗物质就会太少。但如果暗大爆炸发生在宇宙诞生不到一个月时，则与所有已知的观测结果相吻合。

利用脉冲星探测引力波示意图

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新理论验证不容易

尽管确认暗大爆炸事件产生的暗物质很难通过直接或间接的方式探测到，但弗里兹和温科勒仍然认为，暗大爆炸可能产生独特的引力波信号。引力波是时空中的涟漪，至今仍在宇宙中荡漾。这意味着暗大爆炸理论未来可能会借助引力波得到检验。

但两位论文作者也承认，目前的引力波探测器的灵敏度还不足以发现暗大爆炸的引力波信号。但另一种利用遥远的脉冲星的引力波探测器，即所谓的“脉冲星计时阵”实验或许能够做到这一点。

参考信息：

https://thedebrief.org/dark-big-bang-theory-argues-a-second-cosmological-origin-event-could-help-resolve-dark-matter-mystery/

https://www.livescience.com/a-dark-big-bang-may-have-flooded-the-universe-with-invisible-matter-new-study-proposes

策划：张超 李培元 杨柳

审核：北京天文馆研究馆员李昕