黑洞，這個(gè)宇宙中的引力深淵，能否吸收暗物質(zhì)呢？

黑洞是一個(gè)連光都無(wú)法逃脫的引力深淵，這個(gè)宇宙中終極的“吞噬者”，是否會(huì)吸收我們看不見(jiàn)的暗物質(zhì)呢？

答案是肯定的，但這個(gè)過(guò)程可能比我們想象的要復(fù)雜。暗物質(zhì)并非科幻小說(shuō)中的奇異物質(zhì)，而是科學(xué)家們?yōu)榱私忉層^測(cè)現(xiàn)象而提出的一個(gè)科學(xué)概念。早在20世紀(jì)30年代，天文學(xué)家弗里茨·茲威基在研究后發(fā)座星系團(tuán)時(shí)就發(fā)現(xiàn)，星系的運(yùn)動(dòng)速度如此之快，僅憑可見(jiàn)物質(zhì)產(chǎn)生的引力根本無(wú)法將它們束縛在一起，星系團(tuán)理應(yīng)分崩離析。然而它們卻穩(wěn)定地存在著，這意味著存在大量我們看不見(jiàn)的物質(zhì)，提供了額外的引力，這就是暗物質(zhì)思想的萌芽。

后來(lái)的觀測(cè)，尤其是星系旋轉(zhuǎn)曲線的研究，強(qiáng)有力地證實(shí)了暗物質(zhì)的存在。

如今，我們確信暗物質(zhì)構(gòu)成了宇宙中物質(zhì)總量的約85%，它不發(fā)光、不吸收光、也不反射光，幾乎不與普通物質(zhì)發(fā)生除引力之外的任何相互作用。它像一個(gè)幽靈，遍布星系和星系團(tuán)之中，形成巨大的“暈”，我們只能通過(guò)其強(qiáng)大的引力效應(yīng)感知到它的存在。黑洞是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言下的奇異天體。當(dāng)一個(gè)大質(zhì)量恒星走向生命盡頭，在其自身引力的瘋狂擠壓下，它會(huì)坍縮到一個(gè)無(wú)限致密的點(diǎn)，稱為“奇點(diǎn)”。在這個(gè)點(diǎn)周圍，存在一個(gè)被稱為“事件視界”的邊界。

一旦任何物質(zhì)或能量跨過(guò)這條邊界，即便是宇宙中速度最快的光，也再無(wú)回頭之路。

因此，黑洞本身是不可見(jiàn)的，但我們可以通過(guò)觀察它對(duì)其周圍環(huán)境的影響，比如吞噬恒星氣體時(shí)發(fā)出的強(qiáng)烈X射線，或通過(guò)觀測(cè)它扭曲背景星光，來(lái)確認(rèn)它的存在。既然暗物質(zhì)參與引力相互作用，而黑洞又是引力的極致體現(xiàn)，那么暗物質(zhì)無(wú)疑會(huì)受到黑洞引力的影響。想象一下，在一個(gè)星系的中心，通常存在著一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，其周圍彌漫著巨大的暗物質(zhì)暈。這些暗物質(zhì)粒子就像在黑洞引力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的無(wú)數(shù)微小衛(wèi)星，遵循著特定的軌道運(yùn)動(dòng)。

如果某個(gè)暗物質(zhì)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡恰好指向黑洞，它自然會(huì)像任何其他物質(zhì)一樣，穿過(guò)事件視界，被黑洞無(wú)情地吞噬，從而為黑洞的質(zhì)量添磚加瓦。

但是，暗物質(zhì)與普通物質(zhì)有一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別：它幾乎不發(fā)生相互作用。普通物質(zhì)在落入黑洞的過(guò)程中，會(huì)因相互碰撞、摩擦而損失能量，從而更容易螺旋式地墜入黑洞。這個(gè)過(guò)程會(huì)釋放出巨大的能量，是我們探測(cè)黑洞的主要方式。但暗物質(zhì)粒子不同，它們彼此之間以及與普通物質(zhì)之間幾乎毫無(wú)摩擦。這意味著，一個(gè)暗物質(zhì)粒子若要被黑洞吸收，它必須幾乎“瞄準(zhǔn)”了事件視界直接沖進(jìn)去。

任何稍有偏離的軌道，都會(huì)讓它只是在黑洞強(qiáng)大的引力場(chǎng)中繞行一段，然后又沿著新的軌道離開(kāi)。

這種特性導(dǎo)致了一個(gè)反直覺(jué)的現(xiàn)象：黑洞對(duì)暗物質(zhì)的捕獲效率，其實(shí)遠(yuǎn)低于對(duì)普通物質(zhì)的捕獲效率。黑洞并不會(huì)像一個(gè)高效的吸塵器那樣，瘋狂地吸積其周圍的暗物質(zhì)。相反，暗物質(zhì)在黑洞周圍會(huì)形成一個(gè)密度分布特殊的尖峰結(jié)構(gòu)，但其被吞噬的速率非常緩慢。有理論計(jì)算表明，通過(guò)吸積暗物質(zhì)而成長(zhǎng)，對(duì)于一個(gè)超大質(zhì)量黑洞來(lái)說(shuō)，可能并不是其質(zhì)量增長(zhǎng)的主要方式。但這個(gè)問(wèn)題的探索遠(yuǎn)未結(jié)束，科學(xué)家們正在思考，如果暗物質(zhì)并非完全“無(wú)相互作用”，其粒子之間存在某種微弱的、非引力的作用力呢？

這種模型被稱為“自相互作用暗物質(zhì)”。

倘若如此，情況便會(huì)有所不同。暗物質(zhì)粒子在黑洞附近可能會(huì)通過(guò)這種相互作用更有效地?fù)p失能量，從而增加被黑洞捕獲的幾率。因此，通過(guò)精密測(cè)量黑洞的質(zhì)量、年齡與其周圍暗物質(zhì)分布的關(guān)系，我們或許能反過(guò)來(lái)推斷出暗物質(zhì)粒子的某些基本屬性。更令人興奮的是，2015年激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）首次直接探測(cè)到的引力波，源自兩個(gè)黑洞的合并。這些黑洞的質(zhì)量比預(yù)想的要大，引發(fā)了一個(gè)猜想：它們有沒(méi)有可能是由暗物質(zhì)構(gòu)成的“原初黑洞”？或者，它們的快速成長(zhǎng)是否得益于吞噬了高密度的暗物質(zhì)？這些想法雖然尚屬推測(cè)，但卻將黑洞與暗物質(zhì)的研究更加緊密地聯(lián)系在了一起。