比棒球還小的原初黑洞,可能寄生類太陽恆星內部

作者 | 發布日期 2023 年 12 月 18 日 17:32 | 分類 天文 , 自然科學 line share follow us in feedly line share
比棒球還小的原初黑洞,可能寄生類太陽恆星內部


恆星內是否藏著微小原初黑洞?新研究表明這推測並不牽強,天文學家可透過黑洞在恆星表面引起的振動探測,如果數量夠多,這些小黑洞還能充當維繫宇宙的神祕暗物質。

一般黑洞由大質量恆星引力坍縮形成,但 20 世紀末科學家提出其他類型黑洞來源,大爆炸後宇宙曾瞬間出現濃稠「粒子湯」,在極高壓力與溫度下某些點密度足以坍塌直接形成「原初黑洞」。

原初黑洞質量通常與小行星相當,尺寸比一顆棒球還小,誕生後一直保持穩定直至今日,我們可透過黑洞經過遠方明亮物體前、像透鏡一樣放大物體光芒時發現它們的存在,如果原初黑洞數量若足夠多、分布廣泛,它們或許可充當暗物質,利用自身引力將宇宙網編織在一起。

馬克斯·普朗克天體物理研究所天文學家 Earl Bellinger 團隊於是思考暗物質完全由微小原初黑洞構成的宇宙,假設這些黑洞如果實際上存在恆星內部,會產生什麼有趣結果?

研究人員指出,原初黑洞會沉入恆星核心,但與太陽質量相比,小行星質量的原初黑洞跟塵埃一樣渺小,因此最初對恆星幾乎不會有任何影響,成長過程極為緩慢。

但隨著時間推移它開始增長,如果原初黑洞質量約太陽質量十億分之一,那麼只需 5 億年它便能從內而外吞掉恆星,一旦黑洞質量成長至與地球相當,它就會像一鍋沸水攪動恆星核心,產生大量輻射,最終這顆恆星變成由黑洞驅動,而非核融合,團隊將這些物體稱為「霍金星」。

而原初黑洞質量若不到太陽質量兆分之一,事情就會變得更複雜,該黑洞消耗恆星內物質的速度雖然不快,但會攪動核心,使升溫程度比一般核融合還高,結果導致恆星膨脹成「紅離散星」(red straggler),這類恆星異常地比一般紅巨星更冷。

研究人員認為,黑洞吸積預計會在恆星內部產生與核融合不同的模式,我們可以透過星震學、恆星表面亮度微小變化分析原初黑洞是否存於恆星之中。幾乎可以肯定我們的太陽內部不存在黑洞,但若願意觀察,宇宙其他地方或許可以找到霍金星,至少蓋亞衛星已經發現約 500 顆紅離散星。

新論文發表於《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

(首圖來源:Pixabay