由高速摄影机拍摄的仙女座星系的图像和最近由该摄影机拍摄的仙女座星系的高清图像正在帮助科学家们检验已故著名天体物理学家霍金的理论。在这项研究中，他们发现了一个可能来自中等质量原始黑洞的信号。

据国外媒体报道，已故著名英国天体物理学家斯蒂芬·霍金对宇宙中暗物质的理论预测最近遭受了重大打击。霍金曾经指出，这种神秘而难以捉摸的物质是由原始黑洞组成的。但是最近，一项使用大型望远镜的观测研究的结论似乎与霍金的预测不一致。

当然，最新的研究并没有完全否定霍金的理论，但是如果这个理论是正确的，那么原始黑洞的质量一定非常小。

暗物质之谜

“暗物质”是物理学家发明的一个词，用来解释宇宙中难以解释的神秘现象。也就是说，宇宙中那些星系和恒星的运动不能用经典引力理论来解释——除非有一些我们看不见的隐藏质量，否则这个奇怪的运动是可以解释的。神秘的物理学家因此将这种隐藏在黑暗和不可见的神秘物质命名为“暗物质”。

这个名字本身也凸显了它的神秘。关于它的性质有各种各样的假设，从中微子到一些未知粒子到新的物理理论。

20世纪70年代，霍金和他的同事提出理论，认为大爆炸期间可能会产生许多质量相对较小的黑洞，每一个都有一个质子大小。这些极其微小而古老的黑洞将极难被观察到，但当它们聚集在一起时，它们仍会产生明显的引力效应，而这两种性质完全符合对暗物质的描述。

为了确认原始黑洞，需要观察和搜索。在那之前，科学家只能寻找质量大于月球的黑洞。然而，随着技术的不断进步和科学家观察精度的不断提高，我们已经开始有了一些更先进的方法来做我们以前做不到的事情。

这一次，安装在美国夏威夷日本国家天文台昴宿星团望远镜上的超级数字成像设备显示了巨大的能量。这是一个先进的设备，使用最先进的成像技术。它可以同时拍摄整个仙女座星系，这是离银河系最近的大型星系外星系。

日本东京大学科维利亚宇宙数学研究所的高田教授团队使用了这台照相机来寻找原始黑洞。他们的研究成果已经发表在最近出版的《自然天文学》上。

黑洞不发光，但是大黑洞，比如位于M87星系核心的超大质量黑洞，会产生明亮的吸积盘结构。然而，原始黑洞的质量比这个大十亿倍，所以它不能被观察到，不发光，也没有吸积盘结构。为了寻找这样一个黑洞，你需要观察由黑洞引力引起的光弯曲效应。在天文学中，这种效应被称为“重力微透镜效应”。

通过使用望远镜每隔一段时间拍摄同一颗恒星的多幅图像，科学家可以寻找重力微透镜效应的迹象。穿过恒星前方的黑洞会导致恒星发出的光发生弯曲，导致暂时的亮度增强。黑洞的质量越小，亮度增强的持续时间越短。高田昌沃教授指出:“如果引力微透镜效应天体的质量与太阳相同，那么引力微透镜效应的持续时间大约是几个月或一年。”

问题是他们正在寻找的黑洞质量要小得多，大约相当于月球的质量。这意味着这种增亮效果的持续时间要短得多。然而，正如高田教授指出的，高速摄影机是独一无二的。简而言之，高速摄影机允许天文学家一次拍摄整个星系，曝光时间(天文尺度)非常短，每次拍摄只需要大约2分钟的曝光时间。

在一个晴朗的夜晚，高田教授用这个超级设备在大约7个小时内拍摄了大约200张仙女座星系的图像。在这些图像中，他们只发现了一例重力微透镜事件。如果原始黑洞确实构成了大部分暗物质，那么高田教授指出，我们应该能够发现至少1000个左右的引力微透镜事件，而不是一个。

关于这项研究的结果，加州大学河滨分校的黑洞物理学家西蒙·伯德评论道:“重力微透镜效应是检测或排除黑洞的试金石。这项最新的研究排除了初级黑洞在相当大的质量水平上作为暗物质主要成分的可能性，并且它的限制比以前的结果更严格。这是一个非常漂亮的结果。”

那么，这件事能不能定下来？霍金的预言被证伪了吗？作为回应，伯德和高田都说他们不能这么说。他们指出，尽管这项研究给出了进一步的限制，但初级黑洞理论不能完全排除。

伯德说:“仍然有一些质量范围，限制条件仍然很弱。例如，暗物质接近太阳质量的20~30倍的概率为1%~10%，在较低的质量尺度上也有机会，例如质量相当于小行星的黑洞。”

高田教授说:“我们的物理学家非常兴奋，因为仍然有机会。”目前的结果不能排除质量较低的黑洞的可能性，因为这种黑洞的闪光效应太短，所以“我们需要找到另一种方法”

但至少，他们在这次旅行中发现了一个“闪光”案例。尽管这仍然是一个孤立的初步结果，但这个结果可能证明是非常重要的，因为它可能成为霍金理论预测的一个关键验证。

高田教授说:“只有一个观察案例不够令人信服。我们需要更多的观察例子来测试它。如果这真的是一个原始黑洞，那么我们应该继续寻找类似的物体。”他们也正准备这样做，强大的昴宿星望远镜和高速摄影机将是他们最好的助手。