一個(gè)原初黑洞可能正在朝我們“眨眼睛”

閱讀時(shí)長：4分鐘 | 2019年的一小時(shí)閃光，會(huì)是原初黑洞朝我們“眨眼睛”嗎？

2019年12月18日，天文學(xué)家盯著大麥哲倫云方向的一片星空時(shí)，發(fā)現(xiàn)一顆遙遠(yuǎn)恒星有點(diǎn)不對(duì)勁。

它沒有爆炸，而是很溫和地變亮了一點(diǎn)，大概持續(xù)了一個(gè)小時(shí)，然后又慢慢回到原來的亮度。

但問題是：這種變化太安靜了。

如果是恒星耀斑，通常會(huì)更激進(jìn)；如果是超新星爆發(fā)，那時(shí)間尺度又完全不對(duì)，超新星不會(huì)只亮一個(gè)小時(shí)就收工；如果是某種常見變星，它的光變曲線也往往不會(huì)這么平滑。更麻煩的是，旁邊的其他星光沒有一起變化，說明這也不是儀器出了問題。

于是，一個(gè)很奇怪、也很誘人的解釋浮現(xiàn)出來：它可能不是恒星自己變亮了，而是有一個(gè)看不見的東西，從我們和那顆恒星之間經(jīng)過，短暫地把恒星的光放大了一下。

這個(gè)看不見的東西，被研究團(tuán)隊(duì)暫時(shí)叫作Phoebe（福柏，希臘神話中十二泰坦神之一，光亮女神）。

如果后續(xù)觀測和分析支持這個(gè)解釋，那么Phoebe可能是一顆極小的原初黑洞。它的質(zhì)量大約相當(dāng)于三個(gè)月球，但它真正的邊界，也就是事件視界可能只有這句話末尾的句號(hào)那么大。

沒錯(cuò)，三個(gè)月球那么重，卻壓縮到一個(gè)句號(hào)大小的尺度。

我們平時(shí)熟悉的黑洞，多半是恒星死亡后的遺骸。一顆大質(zhì)量恒星燃料耗盡，核心撐不住自身引力，塌縮下去，形成黑洞。這樣的黑洞通常至少有幾個(gè)太陽那么重，甚至更大。銀河系中心那種超大質(zhì)量黑洞，就更不用說了，動(dòng)輒幾百萬、幾十億個(gè)太陽質(zhì)量。

可原初黑洞不一樣。

它們不是恒星死后留下來的，而是理論上可能誕生在宇宙極早期。那時(shí)候，宇宙剛剛從熾熱、稠密、劇烈膨脹的狀態(tài)中走出來，空間本身還在瘋狂伸展。若某些區(qū)域的密度波動(dòng)特別大，局部物質(zhì)來不及“攤開”，就可能在引力作用下直接坍縮成黑洞。

換句話說，普通黑洞像是恒星生命盡頭的墓碑，原初黑洞更像是宇宙出生時(shí)遺留下來的小疤痕。

當(dāng)然，到目前為止，原初黑洞仍然是理論中的對(duì)象。它們很難找。尤其是月球質(zhì)量、地球質(zhì)量甚至更小的黑洞，幾乎不會(huì)像科幻片里那樣張牙舞爪地吞噬一切。它們太小了，周圍如果沒有足夠物質(zhì)落進(jìn)去，就不會(huì)形成明亮的吸積盤。沒有發(fā)光，沒有尾跡，安安靜靜地飄在黑暗里，我們也很難直接“看見”它們。

那天文學(xué)家靠什么找它？

靠光被彎曲。愛因斯坦的廣義相對(duì)論告訴我們，質(zhì)量會(huì)彎曲時(shí)空。光經(jīng)過大質(zhì)量物體附近時(shí)，路徑也會(huì)被彎一下。宏觀尺度上，我們能看到星系團(tuán)把遠(yuǎn)方星系拉成弧線，這叫引力透鏡。微小尺度上，如果一個(gè)暗淡甚至完全不發(fā)光的天體剛好經(jīng)過我們與背景恒星之間，它也能短暫放大背景星光。這種現(xiàn)象叫 微引力透鏡。

它不像日食那樣把光擋住，反而會(huì)讓背景星看起來更亮一點(diǎn)。等前景天體繼續(xù)飄走，星光又恢復(fù)正常。

所以，2019年那顆恒星的一小時(shí)閃光，最迷人的地方就在于：它像一次微引力透鏡事件，而且時(shí)間非常短。時(shí)間短，往往意味著“透鏡”的質(zhì)量也不大。

原初黑洞如果真的存在，它有一個(gè)很特別的優(yōu)勢：它不需要發(fā)光。它只要有質(zhì)量，就能貢獻(xiàn)引力效應(yīng)。某些質(zhì)量范圍內(nèi)的原初黑洞，理論上可能構(gòu)成一部分暗物質(zhì)。注意，是“一部分”。目前并沒有證據(jù)說暗物質(zhì)全都是原初黑洞，而且很多觀測已經(jīng)對(duì)不同質(zhì)量范圍的原初黑洞數(shù)量給出了限制?？茖W(xué)故事往往就是這樣，不是一錘定音，而是在各種約束和例外之間慢慢縮小可能性。

Phoebe的出現(xiàn)，剛好把這場爭論又往前推了一小步。