一项新理论提出，黑洞可以以平衡成对的形式存在，由于一种被称为“宇宙常数”的力，黑洞看起来像一个整体。这种力与引力相结合，使黑洞保持在固定的距离，尽管宇宙在膨胀。

科学家们从理论上推断，平衡黑洞对是可以存在的，它们看起来是一体的，这要归功于平衡宇宙膨胀和引力的“宇宙常数”把部分。

来自南安普顿大学的研究人员与来自剑桥大学和巴塞罗那大学的同事合作，证明了理论上黑洞以完美平衡的成对存在是可能的——由宇宙力保持平衡——模仿单个黑洞。

黑洞是一种巨大的天体，具有强大的引力，任何东西，甚至光，都无法逃脱。它们的密度非常大。一个黑洞可以把地球的质量压缩到一个豌豆大小的空间里。

宇宙运动对黑洞的作用

以爱因斯坦广义相对论为基础的传统黑洞理论通常解释了静态或旋转黑洞如何在空间中独立存在。成对的黑洞最终会受到引力的阻碍，因为引力会把它们吸引在一起，直到最终发生碰撞。

然而，如果假设宇宙是静止的，这是正确的。但是不断运动的物体呢?在一个不断膨胀的宇宙中，成对的黑洞是否可能和谐共存，或者伪装成一对?

当两个黑洞的引力(红色箭头)被与宇宙常数相关的宇宙膨胀(蓝色箭头)抵消时，它们可以保持固定的距离。对于遥远的观察者来说，这种情况就像是一个单一的黑洞。图片来源:APS/Alan Stonebraker

南安普顿大学的奥斯卡·迪亚斯教授说:“宇宙学的标准模型假设宇宙大爆炸带来了宇宙，大约在98亿年前，它开始被一种神秘的力量所控制，这种力量被称为‘暗能量’，它以恒定的速度加速了宇宙。”

宇宙常数的影响

科学家将这种神秘的力量称为“宇宙常数”。在用爱因斯坦的宇宙常数理论解释的宇宙中，黑洞沉浸在宇宙加速背景中。这改变了黑洞如何相互作用和共同存在的理论框架。

通过复杂的数值方法，这项最新研究背后的团队表明，两个静态(非旋转)黑洞可以在平衡状态下存在——它们的引力被与宇宙常数相关的膨胀所抵消。即使在宇宙不断膨胀的加速中，黑洞彼此之间仍然保持着固定的距离。尽管膨胀可能会努力将它们分开，但万有引力会弥补这一点。

从远处看，一对黑洞的吸引力被宇宙膨胀抵消，看起来就像一个黑洞。迪亚斯教授评论说:“可能很难探测到它是一个黑洞还是一对黑洞。”

剑桥大学的豪尔赫·桑托斯教授补充说:“我们的理论在一对静态黑洞中得到了证明，但我们相信它也可以应用于旋转黑洞。此外，我们的解决方案似乎也适用于三个甚至四个黑洞，开辟了一系列可能性。”

参考文献:óscar j.c的“de Sitter空间中的静态黑色双星”。Dias, Gary W. Gibbons, Jorge E. Santos和Benson Way, 2023年9月25日，物理评论快报。DOI: 10.1103 / PhysRevLett.131.131401

本研究由Oscar Dias教授(南安普顿大学)、Gary Gibbons教授(剑桥大学)、Jorge Santos教授(剑桥大学)和Benson Way博士(巴塞罗那大学)共同完成。