科學家認為,宇宙充滿了微小、古老的黑洞。這些來自時間之初的微小黑洞,被稱為原初黑洞,科學家可能可以證明它們的存在。原初黑洞在幾十年前提出,現在它被作為暗物質的潛在候選者,又被重視了起來。
暗物質是一種看不見的物質,我們只能通過引力效用感受它的存在。大多數理論都假設了暗物質是由一種特殊的粒子組成,這種粒子性質非常特殊,可以逃避人類的檢測。但是,一些科學家認為,太空中充滿原初黑洞更能解釋暗物質的存在。
原初黑洞的形成
眾所周知,黑洞是一個空間中充滿物質的無限稠密的點。當物質被緊緊擠壓在一起時,它自身的引力會引起坍塌,從而形成了黑洞。它會彎曲時空,在事件視界範圍內,時空是極度彎曲的,以至於連光都逃不出去。
在宇宙中,只有兩種已知的理論能從正常物質製造出黑洞。一種是大質量恆星結束生命的時候,由於不再發生核聚變,它無法抵抗住自身引力產生的拉力,從而就會發生坍縮形成黑洞。這種黑洞通常質量很大,比整個太陽系質量還更大。
而第二種方法製造出的是原初黑洞,它通常只有小行星一樣的質量,事件視界也只有葡萄那麼大。它的形成與宇宙早期的質量波動有關。在宇宙大爆炸的一千億億億分之一秒內,宇宙呈指數級別暴漲。宇宙暴漲的結果就是把空間變成扁平的形狀,但是在這之前的某個時刻,所有時空都是彎曲的。這些彎曲的時空產生劇烈的波動,於是就形成了大量迷你的原初黑洞。
如何尋找原初黑洞
原初黑洞還未被科學家所發現。但是,科學家已經在尋找在宇宙中迴蕩的「次級引力波」了。這些波是原初黑洞碰撞所引發的,但是它們比普通黑洞要弱得多,目前的探測器還無法探測到。未來,我們有兩種方法可以探測到這種次級引力波。
其中一種方法是利用脈衝星。脈衝星是一種快速旋轉的中子星,它們會旋轉周期內會定時向地球發射脈衝。從這個方面來看,脈衝星就像宇宙中精確、可預測的時鐘。但是,脈衝星的信號會受到影響,如果在地球和脈衝星之前存在次級引力波,那麼脈衝到達地球的時間就會比預測的提前或者延後。
目前,能接受脈衝星信號的比較重要射電望遠鏡有兩個:中國的天眼和美國的阿雷西博。但阿雷西博已經損壞了,於是我國的天眼就承擔了重要的責任。
還有一種方法是未來的太空引力波探測器。如果要能探測到次級引力波的存在,那麼這個設備肯定是相當靈敏。但是如此靈敏在地球上會受到幹擾,產生很多假信號,因此最理想的結果就是把它發射到太空中。
在未來,這樣的發現將證明原初黑洞佔據了宇宙的絕大部分物質。