黑洞制造指南：宇宙大爆炸有没有留下原初黑洞

北京时间 8 月 11 日消息，2016 年，LIGO（激光干涉引力波天文台）团队宣布首次发现来自数十亿年前两个黑洞碰撞释放出的引力波，让全世界既惊讶又欣喜。

这一发现除了带来一阵欣喜（和一些诺贝尔奖）之外，还有一个奇怪的小惊喜。这两个碰撞的黑洞的质量十分古怪，古怪的程度足以打开一个令人着迷的可能性：被 LIGO 听到碰撞的这两个黑洞，可能形成于宇宙诞生不到一秒的时间之内。

黑洞制造指南

我们已经知道现代宇宙中的黑洞是如何形成的。从一颗恒星开始，这颗恒星越变越大，至少八倍太阳质量的恒星才能变成黑洞。接着，你等待恒星耗尽其所有可用的氢，这个过程也就需要那么几千万年的时间而已，没什么大不了的。

等到生命的尽头，这颗恒星会在能量灾难 —— 超新星爆发 —— 中走向自我毁灭。在爆炸的火焰中，核心密度可以达到足够强烈的状态，以至于任何东西都无法抵抗那向内的引力。因此，在恒星的大部分物质向外爆发的同时，一小部分的恒星会向内坍缩，最终走向湮灭，变成一个黑洞。

恒星越大，形成的黑洞也越大，这就是使得 LIGO 的观测结果尤其有趣。这两个碰撞的黑洞的质量分别是 30 倍太阳质量和 35 倍太阳质量。要得到如此巨大的黑洞，你要么有一颗真正巨大的恒星 —— 其质量超过 100 倍太阳质量，要么你需要许多更小的黑洞合并才能得到如此大的黑洞。

不过，在宇宙刚刚诞生那会，这两种情况似乎都不太可能发生。宇宙中压根不存在这么大的恒星（至少，目前是这样的），而且黑洞合并也不常见。

因此：这些黑洞可能有着不同的起源。

黑暗中的探索

充满原初黑洞的宇宙会是什么样子？这是一个成本昂贵的问题，但我们如果想要检验原初黑洞的理论的话，就先得回答这个问题。

一方面，黑洞可能会随机地与其他物体碰撞，通过引力吸引其他物体，并造成混乱。质量为千克量级的黑洞，如果撞击地球的话，也足以引发地震。一个沉默的黑洞可能会拉开双星系统中的两颗恒星，或破坏整个矮星系，一个撞击了中子星的黑洞可能会引发可怕的爆炸，甚至假设中的第九行星也可能是一个大小不及网球的黑洞。

在潜在的可探测性方面，有一个好处是，黑洞并非完全是 100% 的黑。它们也可能会通过所谓的“霍金辐射”的量子力学过程发出微弱的光。大的黑洞几乎不发光。和太阳同等质量的黑洞每年辐射出一个光子，大概需要 10^60 年才会失去所有质量。不过，较小质量的黑洞消失的时间也会更短，并在这个过程中释放出能量。

爆炸的黑洞可能会扰乱早期宇宙，改变元素的丰度或宇宙微波背景的外观，或者，它们也可能是我们在天空中看到一些伽马射线爆发的原因。

可惜尽管我们付出了种种努力，我们仍无法在我们如今看到宇宙中解释原初黑洞的存在。对于每一个可能的观测途径，原初黑洞都会造成非常多的混乱，我们不可能避开这些混乱。

换句话说，尽管我们仍然很难解释 LIGO 目睹到的两个合并黑洞的质量，但如果你希望宇宙中存在这些原初黑洞，那么我们理应有其他的办法去检测到它们。

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