阅读时长:4分钟 | 2019年的一小时闪光,会是原初黑洞朝我们“眨眼睛”吗?
2019年12月18日,天文学家盯着大麦哲伦云方向的一片星空时,发现一颗遥远恒星有点不对劲。
它没有爆炸,而是很温和地变亮了一点,大概持续了一个小时,然后又慢慢回到原来的亮度。
但问题是:这种变化太安静了。
如果是恒星耀斑,通常会更激进;如果是超新星爆发,那时间尺度又完全不对,超新星不会只亮一个小时就收工;如果是某种常见变星,它的光变曲线也往往不会这么平滑。更麻烦的是,旁边的其他星光没有一起变化,说明这也不是仪器出了问题。
于是,一个很奇怪、也很诱人的解释浮现出来:它可能不是恒星自己变亮了,而是有一个看不见的东西,从我们和那颗恒星之间经过,短暂地把恒星的光放大了一下。
这个看不见的东西,被研究团队暂时叫作Phoebe(福柏,希腊神话中十二泰坦神之一,光亮女神)。
如果后续观测和分析支持这个解释,那么Phoebe可能是一颗极小的原初黑洞。它的质量大约相当于三个月球,但它真正的边界,也就是事件视界可能只有这句话末尾的句号那么大。
没错,三个月球那么重,却压缩到一个句号大小的尺度。
我们平时熟悉的黑洞,多半是恒星死亡后的遗骸。一颗大质量恒星燃料耗尽,核心撑不住自身引力,塌缩下去,形成黑洞。这样的黑洞通常至少有几个太阳那么重,甚至更大。银河系中心那种超大质量黑洞,就更不用说了,动辄几百万、几十亿个太阳质量。
可原初黑洞不一样。
它们不是恒星死后留下来的,而是理论上可能诞生在宇宙极早期。那时候,宇宙刚刚从炽热、稠密、剧烈膨胀的状态中走出来,空间本身还在疯狂伸展。若某些区域的密度波动特别大,局部物质来不及“摊开”,就可能在引力作用下直接坍缩成黑洞。
换句话说,普通黑洞像是恒星生命尽头的墓碑,原初黑洞更像是宇宙出生时遗留下来的小疤痕。
当然,到目前为止,原初黑洞仍然是理论中的对象。它们很难找。尤其是月球质量、地球质量甚至更小的黑洞,几乎不会像科幻片里那样张牙舞爪地吞噬一切。它们太小了,周围如果没有足够物质落进去,就不会形成明亮的吸积盘。没有发光,没有尾迹,安安静静地飘在黑暗里,我们也很难直接“看见”它们。
那天文学家靠什么找它?
靠光被弯曲。爱因斯坦的广义相对论告诉我们,质量会弯曲时空。光经过大质量物体附近时,路径也会被弯一下。宏观尺度上,我们能看到星系团把远方星系拉成弧线,这叫引力透镜。微小尺度上,如果一个暗淡甚至完全不发光的天体刚好经过我们与背景恒星之间,它也能短暂放大背景星光。这种现象叫 微引力透镜。
它不像日食那样把光挡住,反而会让背景星看起来更亮一点。等前景天体继续飘走,星光又恢复正常。
所以,2019年那颗恒星的一小时闪光,最迷人的地方就在于:它像一次微引力透镜事件,而且时间非常短。时间短,往往意味着“透镜”的质量也不大。
原初黑洞如果真的存在,它有一个很特别的优势:它不需要发光。它只要有质量,就能贡献引力效应。某些质量范围内的原初黑洞,理论上可能构成一部分暗物质。注意,是“一部分”。目前并没有证据说暗物质全都是原初黑洞,而且很多观测已经对不同质量范围的原初黑洞数量给出了限制。科学故事往往就是这样,不是一锤定音,而是在各种约束和例外之间慢慢缩小可能性。
Phoebe的出现,刚好把这场争论又往前推了一小步。
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