一个“原始”黑洞可能每十年就会穿过我们的太阳系
我们太阳系中可见的黑洞的图示。（图片来源：uux.cn/buradaki/Getty Images）
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Charles Q. Choi）：一项新的研究发现，如果像一些研究人员怀疑的那样，在大爆炸后不到一秒的时间内诞生的微观黑洞存在，那么每十年至少有一个可能飞过太阳系，产生科学家可以检测到的微小引力扭曲。
这些发现表明，如果天文学家能够发现并证实这种引力扰动的存在，他们可能能够解开暗物质本质背后的谜团，许多研究人员怀疑这种看不见的物质约占宇宙中所有物质的六分之五。
许多研究人员认为暗物质可能由未知粒子组成，但迄今为止还没有实验发现可能是暗物质的新粒子。因此，科学家们正在探索的一种解释暗物质的替代方案是所谓的原始黑洞，这些黑洞自黎明以来就存在了。
先前的研究表明，宇宙中约86%的物质是由一种基本上看不见的物质组成的，这种物质被称为暗物质。科学家们从暗物质对日常物质和光的引力效应中推断出暗物质的存在，但目前尚不确定它可能是由什么组成的。
黑洞因其巨大的引力而得名，引力如此强大，以至于连光都无法逃脱。如果一个黑洞不放弃它的存在——例如，通过撕裂一颗恒星——它可能不会在太空的黑暗中被发现。
几十年来，天文学家探测到了许多黑洞，从恒星质量黑洞（通常是太阳质量的5到10倍）到超大质量黑洞（数百万到数十亿太阳质量）。相比之下，这项新研究考察了原始黑洞，之前的研究表明，原始黑洞的质量可能只有一颗典型小行星的质量，即大约1100亿到1.1亿吨（1000亿到1亿公吨）。
加州大学圣克鲁斯分校的理论物理学家Sarah Geller告诉Space.com：“我们在工作中考虑的黑洞至少比太阳轻100亿倍，其大小几乎不比氢原子大。”。
艺术家对M87星系超大质量黑洞的印象。（图片来源：uux.cn/S.Dagnello（NRAO/AUI/NSF））
当一个物体密度如此之大，以至于在自身重力的作用下坍缩时，黑洞就会出现。先前的研究表明，大爆炸后不久，在宇宙规模大幅膨胀之前，新生宇宙中物质密度的随机波动导致一些团块变得足够密集，形成黑洞。
先前的研究表明，幸存至今的原始黑洞可能构成大部分或全部暗物质。基于这项工作，这项新研究考察了原始黑洞在太阳系中飞行的频率，以及它们是否会对可见物体产生科学家可以检测到的影响。
盖勒说：“如果外面有很多黑洞，其中一些肯定会时不时地穿过我们的后院。”。
盖勒说，最初研究人员“考虑了如果一个黑洞穿透地壳，穿过我们的大气层，或者在月球上留下一个陨石坑，会发生什么”。“我们甚至问自己，如果这些小黑洞中的一个击中人类，会发生什么。”
然而，盖勒解释说：“这些想法都遇到了同样的问题。”。“在浩瀚的太空中，一个人、月球甚至地球都是一个非常小的目标，黑洞直接撞击他们的可能性很小。”
相反，盖勒说：“我们需要的是一个足够大的系统，让黑洞能够定期经过，但要精确测量到足以让我们看到一些效果。”。“从那时起，我们开始考虑太阳系中物体的轨道的精确测量。”原则上，原始黑洞的引力“可能会在太阳系中的物体轨道上产生足够大的摆动，让我们可以测量。”
科学家们最终将注意力集中在太阳系内行星附近的原始黑洞上——水星、金星、地球和火星。他们发现，如果原始黑洞存在，它们可能足够多，每十年至少有一个黑洞飞过内部世界一次。他们补充说，自从能够检测到这种扰动的技术上线以来，可能已经发生了几次飞越。
盖勒警告说，“我们并没有做出以下任何声明——原始黑洞肯定存在，它们构成了大部分或全部的暗物质；或者它们肯定存在于我们的太阳系中。”相反，他们说，如果原始黑洞存在并构成了大部分的暗物质，“那么人们必须每1到10年穿越一次太阳系内部。”
科学家们还指出，他们的发现是基于相对简单的计算机模拟，这些模拟没有分析有关太阳系内部轨道的真实数据所需的精度。
麻省理工学院的理论物理学家、该研究的合著者本杰明·莱曼告诉Space.com：“为了做出明确的声明，我们需要与专门用更复杂的计算方法对太阳系进行建模的同事合作。”他补充说，他们还需要确定如何弄清楚什么可能是原始黑洞的真实信号，什么可能只是落入任何测量预期的误差范围内。
科学家们现在正在讨论与巴黎天文台的太阳系模拟小组合作分析现有轨道数据的可能性。莱曼说：“他们是实现这一分析所需的复杂模拟方法的顶尖专家。”。“一旦我们开发出一个可用于搜索真实数据的完整模型，那么我们就必须调查哪些后续观测结果最适合我们可能记录的任何信号。”
盖勒警告说，这种通过引力效应寻找原始黑洞的方法“不足以完全区分原始黑洞和其他一些质量相似的不寻常物体”。她指出，如果这种策略确实检测到潜在的原始黑洞，“我们可以触发后续观测，排除其他可能性。天文学家实际上非常擅长在我们的太阳系中发现更轻的物体，比如小行星，而用望远镜直接观测一个小黑洞很可能什么也看不到。”
科学家们于9月17日在《物理评论D》杂志上详细介绍了他们的发现。
