新的研究表明，來自時間之初的微小黑洞可能正在改變我們星球軌道

你能想象有一種物體 它的質量和小行星一樣大 但是它的大小卻只有一個細菌 你能想象有一種物體 它可以在不被我們察覺的情況下 改變我們的太陽系中的行星的運動 你能想象有一種物體 它可能是構成我們宇宙的暗物質的主要成分 這種物體就是原始黑洞 一種在宇宙誕生之初就形成的奇異天體 在這篇文章中 我們將介紹一項新的研究 它揭示了原始黑洞 如何影響我們的宇宙鄰居 以及我們如何探測到它們的存在 黑洞是宇宙中最奇異的物體之一 它們具有巨大的引力 甚至可以吞噬光線 但可以說其中最奇怪的是原始黑洞 天文學家推測 PBH是在大爆炸之後的第二秒內 密集而炎熱的太空區域坍塌時形成的 PBH的質量取決於它們在大爆炸後的第二秒內形成的時間 預計從十萬分之一個回行鍼的質量 到十萬個太陽的質量都有可能 但一些科學家認爲 在諸諾號和愛神號等小行星之間 具有質量的PBH是最重要的 因爲它們可能主要由暗物質組成 暗物質是一種將心繫的組成部分 粘合在一起的神祕材料 原始黑洞的形成與宇宙的膨脹速度有關 如果宇宙膨脹得太快或太慢 就不會產生原始黑洞 原始黑洞的形成與宇宙的密度波動有關 如果宇宙中某些區域的密度比其他區域高得多 就會導致這些區域坍塌成原始黑洞 原始黑洞的形成與宇宙的相變有關 如果宇宙在早期經歷了一次或多次相變 就會釋放出大量的能量 從而產生原始黑洞 不過有一個問題 沒有天文觀測 明確地確定了這種類型和質量的黑洞 如果這樣的PBH與地球相遇 它不會對地球造成破壞 然而這項於2023年12月28日 發表在預印本數據庫R14上的新研究表明 PBH應該會微妙地影響太陽系中的物體 作者在電子郵件中寫道 如果PBH飛過一顆行星 它就會開始在飛躍之前所走的路徑上搖晃 或輕微搖晃 這意味着行星與太陽或我們之間的距離 將隨着時間的推移而變化 測量這些週期性距離振盪 可以揭示PBH的通過 爲了得出這個結論 研究人員首先計算了PBH必須經過太陽系中的物體 才能改變其運動的距離 他們發現這個距離可能非常大 多達幾個天文單位或AU 一個AU是從地球到太陽的距離 研究人員使用來自JPL Horizons數據庫的行星 和某些衛星的位置數據進行了模擬 以計算行星或衛星的軌跡將如何變化 假設PBH與小行星的質量在太陽的二個AU範圍內 在幾年的時間裏 行星和衛星的軌道會擺動大約一英寸 或更多英寸 甚至幾英尺 然而實際檢測這些晃動 並確認它們是PBH飛躍的結果 將極具挑戰性 事實證明 由於許多太空任務 我們對某些天體與地球的距離 進行了非常精確的測量 例如 火星探測器幫助將地球與火星的距離 校準到四英寸以內 但其他天體並非如此 根據這項研究 一些測量的誤差幅度 與行星可能被PBH推動的距離非常相似 因此 即使這些物體的路徑發生了變化 天文學家也無法說出 這是因爲儀器錯誤還是實際的PBH 研究人員說 需要的是更精確的模擬 和更高質量的觀察 有一種探測原始黑洞的方法 是利用它們對光的引力透鏡效應 即當原始黑洞經過一個遙遠的恆星時 它會使恆星的光線彎曲 從而使恆星看起來更亮 這種方法被稱爲微引力透鏡 它可以用來探測不同質量的原始黑洞 這種方法已經被用來探測了一些 可能是原始黑洞的候選者 例如OGLE-2016BLG-1928 OGLE-2019BLG-0551 OGLE-2019BLG-0960 和OGLE-2019BLG-0373 這些事件都是由質量很小的原始黑洞引起的 它們的質量只有月球的一小部分 有一種探測原始黑洞的方法 是利用它們對物質的吞噬效應 即當原始黑洞經過一個氣體雲 或一個恆星時 它會吸收一部分的物質 從而產生高能的輻射 這種方法被稱爲X射線 或伽馬射線暗物質探測器 它可以用來探測較大質量的原始黑洞 這種方法已經被用來探測了一些 可能是原始黑洞的候選者 例如MACHO-1205.77824 MACHO-96BLG-5 和MACHO-98BLG-6 這些事件都是由質量很大的原始黑洞引起的 它們的質量相當於幾百個太陽 有一種探測原始黑洞的方法 是利用它們對時空的扭曲效應 即當原始黑洞與另一個黑洞 或一箇中子星合併時 它會產生引力波 這是一種時空的聯誼 這種方法被稱爲引力波探測器 它可以用來探測較小質量的原始黑洞 這種方法已經被用來探測了一些 可能是原始黑洞的候選者 例如GW190521 GW190814 和GW190425 這些事件都是由質量很小的原始黑洞 與另一個黑洞或中子星合併引起的 它們的質量只有太陽的幾倍