微小的黑洞可能潛伏在小行星、衛(wèi)星甚至像我們這樣的行星內(nèi)部

小原始黑洞（PBHs） 是當(dāng)今天文學(xué)和宇宙學(xué)的熱門話題之一。這些假設(shè)黑洞被認(rèn)為是在Big Bang，由亞原子物質(zhì)袋致密，以至于它們經(jīng)歷了引力坍縮。

目前，PBH 被認(rèn)為是暗物質(zhì)，原始引力波以及物理學(xué)中各種問題的解決方案。然而，到目前為止，還沒有觀察到明確的 PBH 候選者，這導(dǎo)致了我們?nèi)绾握业竭@些微型黑洞的建議。

最近的研究表明，主序中子星和矮星的內(nèi)部可能包含小的 PBH，這些 PBH 正在慢慢消耗它們的氣體供應(yīng)。

在最近的研究，一個物理學(xué)家團隊擴展了這一想法，包括一種可能檢測 PBH 的新途徑?；旧希覀兛梢栽谛行呛托⌒行堑任矬w內(nèi)部進行搜索，或者使用大板或金屬板來檢測 PBH 是否有其經(jīng)過的跡象。

通過檢測這些天體會離開的微通道，科學(xué)家們最終可以確認(rèn) PBH 的存在，并揭示當(dāng)今宇宙學(xué)中一些最大的謎團。

該研究由臺灣國立東華大學(xué)的物理學(xué)家 De-Chang Dai 進行，該宇宙學(xué)和天體物理學(xué)教育與研究中心（CERCA） 和 Dejan Stojkovic，物理學(xué)家高能物理學(xué)和宇宙學(xué)小組。

詳細(xì)介紹他們發(fā)現(xiàn)的論文最近發(fā)表在網(wǎng)上，正在審查以在該雜志上發(fā)表黑暗宇宙的物理學(xué).

自從俄羅斯科學(xué)家以來，科學(xué)家們幾十年來一直對 PBH 著迷伊戈爾·諾維科夫 （Igor D. Novikov） 和雅科夫·澤爾多維奇 （Yakov Zeldovich）在 1966 年預(yù)測了它們的存在。他們也是斯蒂芬·霍金，他在 PBH 方面的工作使他在 1974 年突破性地發(fā)現(xiàn)黑洞會隨著時間的推移而蒸發(fā)。

雖然較大和中等大小的黑洞需要比當(dāng)前宇宙年齡（約 138 億年）更長的時間才能蒸發(fā)，但較小的 PBH 可能已經(jīng)或可能正在蒸發(fā)。

然而，近年來，人們對 PBH 的興趣經(jīng)歷了復(fù)興，因為它們是暗物質(zhì)候選者、原始引力波 （GW） 的來源等。就像暗物質(zhì)一樣，它們的存在可能有助于解開一些重大的宇宙學(xué)之謎，但尚未得到證實的觀測結(jié)果。

正如 De-Chang 和 Stojkovic 通過電子郵件告訴 Universe Today 的那樣，這就是促使他們提出新型檢測方法的原因：

“如果小行星，或者衛(wèi)星或小行星（小行星）的液態(tài)核心被固體外殼包圍，那么一個小的 PBH 會相對較快地消耗致密的液態(tài)核心（在幾周到幾個月內(nèi)）。如果材料足夠堅固以承受重力應(yīng)力，則地殼將保持完整。

因此，我們最終會得到一個空心結(jié)構(gòu)。如果中央的黑洞被噴射（由于與其他物體碰撞），密度將低于具有液態(tài)核心的巖石物體的通常密度。

此外，De-Chang 和 Stojkovic 還計算了小 PBH 將產(chǎn)生的引力應(yīng)力。然后，他們將其與構(gòu)成行星地殼的材料（如硅酸鹽礦物（巖石）、鐵和其他元素）的抗壓強度進行了比較。他們還考慮了最堅固的制造材料，例如多壁碳納米管。

“例如，我們發(fā)現(xiàn)花崗巖可以支撐半徑達地球半徑 1/10 的空心結(jié)構(gòu)，”斯托伊科維奇說。“這就是為什么我們應(yīng)該專注于小行星、衛(wèi)星或小行星?！?/p>

這些計算提供了一種在太空和地球上尋找 PBH 證據(jù)的方法。通過觀察它們的質(zhì)量和半徑，可以估計它們的密度，從而在我們的太陽系中識別可能的候選小行星、衛(wèi)星或小行星。

這將使天文學(xué)家能夠識別潛在的空心物體，以便通過探測器、著陸器和其他機器人太空任務(wù)進行后續(xù)研究?；蛘?，他們建議構(gòu)建傳感器，通過檢測 PBH 的通道來搜索 PBH。斯托伊科維奇說：

“如果一個小的 PBH 穿過一些固體材料，它將留下一條筆直的長隧道，其半徑與 PBH 的半徑相當(dāng)。例如，1023 g PBH 應(yīng)留下半徑為 0.1 微米的隧道。這種 PBH 可以具有的 [能量] 很大，但它們沉積到材料中的 [能量] 非常低。事實上，這樣的 PBH 甚至可以穿過人體，我們甚至不會注意到，因為人體組織的張力非常低。

通過這種方式，科學(xué)家可以掃描我們發(fā)現(xiàn)的常見材料（如玻璃或巖石）中的微隧道。同時，De-Chang 和 Stojkovic 說，可以為此目的準(zhǔn)備大塊拋光金屬板。似中微子檢測時，這些板片需要被隔離，以便記錄其特性的任何突然變化。

“這些 PBH 的預(yù)期通量非常小，我們最終可能一無所獲，但找到 PBH 的可能回報將是巨大的，特別是因為這樣的實驗將非常便宜，”Stojkovic 說。

正如 De-Chang 所補充的那樣，近年來有人提出，一些原始黑洞可能隱藏在恒星中。斯蒂芬霍金曾經(jīng)提出這個想法，成為兩項研究的基礎(chǔ)，一2019 年發(fā)布以及去年的另一次。

“還有人提出，原始黑洞可能會輻射伽馬射線。銀河系暗物質(zhì)暈中的強伽馬射線可以很好地暗示原始黑洞的存在，“De-Chang 說。

“引力微透鏡可能是識別原始黑洞的另一種方法。”

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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