密恐者慎入：在宇宙看不見的暗處，全是密密麻麻的黑色球體？

暗物質是微型黑洞？

宇宙結構的形成。

要找到暗物質粒子太難了。於是有人開始把目光轉向黑洞：同樣來自「暗黑宇宙」的這兩者，會有什麼樣的關聯呢？

這樣的聯想由來已久。而最近天文學家再次把關注點放在了黑洞中很難捉摸的一個類型：「原初黑洞」。

一些天文學家認為，宇宙中存在著大量微小的「原初黑洞」，它們成群結隊，像烏雲一樣遮天蔽日，在太空中遊蕩，影響、塑造著宇宙的結構。

理論上，在「時間之初」，宇宙中確實可能誕生過大量微小的黑洞。

黑洞是一種「奇點」。在黑洞的中心，物質的密度無限大。這導致黑洞能夠在時空中製造一個引力「陷阱」。所有不小心靠近的物質都會跌入這個「陷阱」，再無逃出之可能。而那個一旦跨越就無法再回頭的球狀邊界，就是「視界」。

廣義相對論允許黑洞可以有不同的尺寸。質量再小的物質也有機會變成黑洞，只要它的密度被壓縮到無限大。而「原初黑洞」就是這樣一種黑洞。理論上它們的質量不會比行星更大，而它們的視界直徑只不過相當於一個橙子。

但是人們至今沒有在宇宙中發現過「原初黑洞」，有人認為它們早就「蒸發」掉了。不過還是有人相信它們依舊存在。

「原初黑洞」即使存在也已十分古老，因為它們不是通過現代宇宙的黑洞形成機制形成的，而是與遠古的「宇宙大爆炸」聯繫更密切。

宇宙微波背景輻射中的遺留跡象表明，「宇宙大爆炸」後不久，急速膨脹的宇宙幾乎是均勻分布的，在宇宙的所有方向上，一切都是熾熱緻密而無差別的。但總有一些地方不是那麼均勻，總有一些地方與周圍「格格不入」。這些「格格不入」的地方產生的引力會比周圍大，於是物質開始向這些地方聚積，質量像滾雪球一樣越滾越大，最終形成了數不清的恆星、星系和星系團。

而「原初黑洞」的形成時間更早。它們源自一個名為「暴漲」的階段。「暴漲」會阻止時空發生彎曲，並給予宇宙一個平坦的結局。但是近日關注「原初黑洞」和暗物質的研究人員認為，在時空變得平坦之前，宇宙的全部時空在一段極短的時間範圍內是極度彎曲的。且這一階段會影響隨後開始膨脹的宇宙，使平坦的時空隨機出現曲度的差異，形成「引力阱」，也就是微型的「原初黑洞」。

「原初黑洞」遍布宇宙的角角落落。理論上，「原初黑洞」的形成還會伴隨引力波的產生。這些引力波會像漣漪一樣在宇宙中擴散、迴蕩。假如我們可以探測到這種引力波，我們就能知道「原初黑洞」存在。

但是探測這種引力波十分困難。因為它和已知黑洞合併產生的引力波相比十分微弱。不過理論上我們可以通過「脈衝星計時陣列」或天基引力波天文臺來探測這種引力波，進而驗證「原初黑洞」究竟是不是暗物質。

所以我們真的生活在一個擠滿了微型黑洞的宇宙中嗎？這可能並不是一個能夠讓密恐患者感到舒適的消息。

參考
Primordial black holes and secondary gravitational waves from inflationary model with a non-canonical kinetic term
https://arxiv.org/pdf/2011.10606.pdf