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比棒球还小的原初黑洞,可能寄生类太阳恒星内部

2023-12-12 未解之谜网

恒星内是否藏着微小原初黑洞?新研究表明这推测并不牵强,天文学家可透过黑洞在恒星表面引起的振动探测,如果数量够多,这些小黑洞还能充当维系宇宙的神秘暗物质。

一般黑洞由大质量恒星引力坍缩形成,但 20 世纪末科学家提出其他类型黑洞来源,大爆炸后宇宙曾瞬间出现浓稠“粒子汤”,在极高压力与温度下某些点密度足以坍塌直接形成“原初黑洞”。

原初黑洞质量通常与小行星相当,尺寸比一颗棒球还小,诞生后一直保持稳定直至今日,我们可透过黑洞经过远方明亮物体前、像透镜一样放大物体光芒时发现它们的存在,如果原初黑洞数量若足够多、分布广泛,它们或许可充当暗物质,利用自身引力将宇宙网编织在一起。

马克斯·普朗克天体物理研究所天文学家 Earl Bellinger 团队于是思考暗物质完全由微小原初黑洞构成的宇宙,假设这些黑洞如果实际上存在恒星内部,会产生什么有趣结果?

研究人员指出,原初黑洞会沉入恒星核心,但与太阳质量相比,小行星质量的原初黑洞跟尘埃一样渺小,因此最初对恒星几乎不会有任何影响,成长过程极为缓慢。

但随着时间推移它开始增长,如果原初黑洞质量约太阳质量十亿分之一,那么只需 5 亿年它便能从内而外吞掉恒星,一旦黑洞质量成长至与地球相当,它就会像一锅沸水搅动恒星核心,产生大量辐射,最终这颗恒星变成由黑洞驱动,而非核融合,团队将这些物体称为“霍金星”。

而原初黑洞质量若不到太阳质量兆分之一,事情就会变得更复杂,该黑洞消耗恒星内物质的速度虽然不快,但会搅动核心,使升温程度比一般核融合还高,结果导致恒星膨胀成“红离散星”(red straggler),这类恒星异常地比一般红巨星更冷。

研究人员认为,黑洞吸积预计会在恒星内部产生与核融合不同的模式,我们可以透过星震学、恒星表面亮度微小变化分析原初黑洞是否存于恒星之中。几乎可以肯定我们的太阳内部不存在黑洞,但若愿意观察,宇宙其他地方或许可以找到霍金星,至少盖亚卫星已经发现约 500 颗红离散星。

新论文发表于《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

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