平均每十年就会有一个原初黑洞飞掠太阳系？

撰文丨苟利军黑洞，相信大家在影视作品中已经司空见惯。但有一个黑洞你可能没听说过，原初黑洞。而且这种黑洞可能平均每十年就会“造访”我们的太阳系。什么是原初黑洞？太阳系会被它吸进去吗？今天我们和大家聊聊黑洞。近日，《物理学评论》D卷上发表了一篇论文，如果暗物质真是由微型原初黑洞构成的，那么理论上，平均每十年就会有一个原初黑洞飞掠太阳系。当穿越太阳系时，我们可以通过检测火星轨道的晃动发现它们的存在。我们通常熟知恒星级黑洞是黑洞家族中最常见的一类，它们是由恒星坍缩形成的，质量通常是太阳的几倍到几十倍。在我们银河系当中，这类黑洞估计有上亿个。恒星级黑洞的诞生源于质量巨大的恒星在生命尽头发生超新星爆炸，核心部分的塌缩。我曾有幸对著名的恒星级黑洞天鹅座X-1（Cygnus X-1）进行研究。天鹅座X-1是我们已知的最早被确认的黑洞，物理学家基普索恩和霍金就曾经为它究竟是不是黑洞而打过一个赌。我们现在知道，它是一个黑洞，并且与一颗大质量恒星形成双星系统。这一黑洞的引力场强大到能从伴星上剥离物质，形成一个围绕黑洞的吸积盘。在整个研究中，我们对天鹅座X-1的距离和质量以及黑洞的自旋进行了精确测量。自旋是黑洞的重要特性，它反映了黑洞的旋转速度。通过分析黑洞周围吸积盘发出的X射线辐射，我们得以测量天鹅座X-1的自旋速率，揭示了这个黑洞的“旋转”奥秘。这些研究不仅深化了我们对恒星级黑洞的理解，也为进一步探索更大质量的黑洞提供了参考。与恒星级黑洞不同，原初黑洞并不是由恒星演化形成的。它们的起源可以追溯到宇宙诞生之初。在宇宙大爆炸后的一瞬间，量子涨落引发的局部重力坍缩，催生了原初黑洞。原初黑洞的质量变化范围非常大，可以轻到只有氢原子大小（大约10^-24克），也可以重到超过太阳质量的上亿倍。目前为止，原初黑洞的存在仍然是一个假说，但越来越多的科学家被质量较小的原初黑洞研究所吸引，因为它们可能是暗物质的候选者。暗物质占据了宇宙中大部分的质量，却从未被直接探测到。相比较正常物质而言，原初黑洞由于其相对更小的体积，几乎不会与普通物质发生碰撞进而引发相互作用，因此难以被传统方法探测到，但它们的引力效应却可能揭示其踪迹。近年来，科学家们提出了几种新的原初黑洞探测方法。例如，研究人员提出可以通过精确测量火星和其他行星的轨道来寻找原初黑洞的痕迹。当一个原初黑洞接近行星时，它强大的引力会引起行星轨道的微小摆动。虽然这些摆动极为微小，但它们是可以被现代精密的天文仪器检测到的。此外，科学家还试图通过全球导航卫星系统，如GPS系统，来探测原初黑洞的存在。如果一个小行星质量的原初黑洞在数千公里的范围内掠过地球，它对卫星轨道的影响虽然微乎其微，但这些变化可以被长时间累积的数据记录下来。类似的研究思路为原初黑洞的探测提供了全新的可能性。说到原初黑洞，这使我想起来，我还曾经参与了中国科技馆的一个科技小短片《熊猫传奇——黑洞之吻》，影片就将原初黑洞融入到了故事情节中。影片中描述了一只聪明的小熊猫意外发现了一个原初黑洞，它正以极快的速度接近地球。所幸的是，这个原初黑洞并没有对地球造成实际威胁，而是像一位短暂造访的“幽灵”，在宇宙中无声无息地消失了。《熊猫传奇》不仅是一次艺术创作，更是我对原初黑洞这一科学概念的探索和思考。我希望通过这个小短片让更多人了解这种神秘的天体，也希望激发观众对宇宙未知领域的好奇心。原初黑洞的研究仍然在不断发展。随着未来天文观测技术的提升，我们或许能够更好地揭示它们的存在。无论是通过引力波探测、行星轨道的精密测量，还是宇宙微波背景辐射的分析，科学家们都在努力寻找原初黑洞的踪迹。它们可能是解开暗物质之谜的钥匙，也可能是我们理解宇宙起源和演化的重要线索。在探索宇宙的道路上，原初黑洞的研究无疑为我们打开了一个新的窗口。正如天鹅座X-1带给我们对恒星级黑洞的新认知一样，原初黑洞的研究将继续拓展我们对宇宙的理解。在科学的无尽疆域中，每一个发现都像是拨开了神秘面纱的一角，等待着我们去揭示背后的奥秘。

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