宇宙中最古老、最不起眼的吞噬者——微小型的黑洞，可能正悄悄吞噬恆星

你能想象一種比原子還小的黑洞嗎? 這些微型黑洞可能是宇宙中最古老的物體 它們可能在大爆炸後的第一秒就誕生了 而且它們可能不是孤獨地存在於宇宙的角落 而是潛伏在一些恆星的內部慢慢地吞噬它們 新的研究表明 從時間的黎明開始就存在的原子大小的黑洞 可能正在從內部吞噬恆星 一小部分源出黑洞在大爆炸後的瞬間 以極快的速度穿越宇宙 可能被恆星捕獲 這些古老的黑洞可能至今仍潛伏在這些恆星的心臟裏 新的研究理論推測 探測這些假設的黑洞 它們是在宇宙誕生後的第一秒內形成的熱的密集的物質團塊 它們探索成黑洞可能有助於確定關於早期宇宙和黑洞形成的理論 然而找到那一小部分設法抓住一個快速移動的黑洞的恆星 也面臨着一些挑戰 研究作者說 我們認爲如果原初黑洞存在的話 它們通常應該以極快的速度穿越銀河系 研究的主要作者 德國馬克思普朗克天體物理學研究所的天體物理學家 厄爾·貝林格在一封電子郵件中說 如果它們遇到一顆恆星 那麼它們很可能就像一顆子彈一樣穿過恆星 然而這些黑洞中的一小部分 那些移動緩慢的黑洞有機會被恆星捕獲 如果它們被捕獲了 我們認爲我們可能能夠找到它們 根據貝林格和他的同事們 在天體物理學雜誌發表的一篇論文中討論的這一理論 如果這些理論上的微型黑洞被恆星捕獲 會發生兩件事 第一種可能性是黑洞太小 以至於對恆星沒有任何影響 貝林格說 非常低質量的黑洞 即使嵌入了恆星內部的無限食物自助餐 也無法在宇宙的壽命內將它們的質量增加一倍 第二種可能性是黑洞足夠大 能夠通過吞噬恆星有效地增長 貝林格補充說 原初黑洞被假設具有低質指甲質量的十萬分之一的質量 但更大的例子 接近小行星或矮行星的質量 仍然可以在捕獲它們的恆星中產生可見的效果 因爲黑洞在數百萬年的時間裏 貪婪地消耗恆星物質 在這種黑洞使人的情況下 正如貝林格所說的 原初黑洞會從內部吞噬恆星 導致恆星的核心角洞並釋放出額外的能量 這會使恆星膨脹成紅巨星 但不會像太陽這樣的恆星 在覈心耗盡提供核聚變的氫時發生的那樣升高溫度 這些冷卻的紅巨星被稱爲紅制後星 紅制後星是一種罕見的恆星類型 它們的表面溫度比一般的紅巨星低 但卻比一般的紅巨星更亮 紅制後星的形成機制還不清楚 有幾種可能的解釋 其中之一就是本文討論的霍金星假說 霍金星是一種假想的恆星 它的核心是一個微型黑洞而不是一個核反應堆 這種黑洞會釋放出一種稱爲霍金輻射的熱量 從而爲恆星提供能量 霍金輻射是由於量子效應導致的黑洞蒸發現象 它使得黑洞不是完全黑暗的 而是能夠發出一些粒子和輻射 根據這一假說 紅制後星的核心是一個圓出黑洞 它通過霍金輻射爲恆星提供能量 使得恆星膨脹並降低溫度 紅制後星的觀測很困難 因爲它們很少見 而且很難與其他類型的恆星區分 目前天文學家已經發現了大約500顆紅制後星 它們大多數位於球狀星團中 球狀星團是由數十萬到數百萬顆恆星組成的密集球形結構 它們是宇宙中最古老的恆星群體之一 它們的年齡可能與宇宙的年齡相當 球狀星團中的恆星密度很高 因此恆星之間的相互作用也很頻繁 這可能會影響恆星的演化和運動 一些研究人員認爲 球狀星團中的圓出黑洞可能會通過恆星之間的碰撞或合併而被捕獲 從而形成霍金星 紅制後星的研究對於理解恆星演化 圓出黑洞和早期宇宙的性質都有重要意義 如果能夠證實霍金星的存在 那麼它們將是觀測圓出黑洞的最佳候選者之一 圓出黑洞是一種假想的黑洞 它們不是由恆星坍縮而成 而是由大爆炸後的第一秒內形成的高密度物質區域而成 它們的質量可能從指甲的十萬分之一到小行星 過矮行星的大小不等 圓出黑洞的存在與宇宙的暗物質 引力波和宇宙微波背景輻射等現象都有關聯 通過觀察紅制後星的脈動和振動 天文學家可能能夠確定這種吞食過程是否仍在這些恆星內部進行 恆星的脈動和振動是由於恆星內部的物理過程 而引起的週期性的亮度和尺寸的變化 它們可以反映出恆星的結構和演化的信息 如果紅制後星的核心是一個黑洞 那麼它們的脈動和振動可能與一般的紅巨星有所不同 因爲黑洞會改變恆星的能量平衡和物質流動 貝林格和他的同事們正在利用一種稱爲星振學的方法 來分析紅制後星的脈動和振動 星振學是一種利用恆星的振動來研究恆星內部結構的技術 該團隊已經確定 這些紅制後星是潛在的霍金星候選者 或者是由核心有小黑洞的恆星提供動力 正如傳奇物理學家斯蒂芬·霍金 在1971年的一篇論文中首次提出的那樣 黑洞存在於霍金星的心臟 可以解釋爲什麼 儘管科學家對恆星演化有很好的把握 但紅制後星的演化路徑卻很難描繪 通過觀察紅制後星的脈動和振動 天文學家可能能夠確定這種吞噬過程 如果原初黑洞確實存在 它們可能遍佈宇宙 包括我們自己的宇宙領域 研究人員補充說 這些物體的高速度和極小的尺寸 可能解釋了爲什麼它們迄今爲止 一直逃避科學家的發現 首先找到一個黑洞就很難 而且一個典型的黑洞的質量 是我們太陽的幾倍 現在我們說的是一個有小行星質量 和氫原子大小的黑洞 貝林格說 我們認爲大多數原初黑洞 會在恆星之外漫遊銀河系 平均來說可能在任何時候 都會有一個在太陽系內 該團隊現在打算進一步研究 黑洞如何從內部吞噬恆星 並利用這些信息 來觀察它們的莫金星候選者的脈動 以確定它們是否可能在覈心處擁有黑洞