撰文丨茍利軍
黑洞，相信大家在影視作品中已經司空見慣。但有一個黑洞你可能沒聽說過，原初黑洞。而且這種黑洞可能平均每十年就會「造訪」我們的太陽系。什麽是原初黑洞？太陽系會被它吸進去嗎？今天我們和大家聊聊黑洞。
近日，【物理學評論】D卷上發表了一篇論文，如果暗物質真是由微型原初黑洞構成的，那麽理論上，平均每十年就會有一個原初黑洞飛掠太陽系。當穿越太陽系時，我們可以透過檢測火星軌域的晃動發現它們的存在。
我們通常熟知恒星級黑洞是黑洞家族中最常見的一類，它們是由恒星塌縮形成的，質素通常是太陽的幾倍到幾十倍。在我們銀河系當中，這類黑洞估計有上億個。恒星級黑洞的誕生源於質素巨大的恒星在生命盡頭發生超新星爆炸，核心部份的塌縮。
我曾有幸對著名的恒星級黑洞天鵝座X-1（Cygnus X-1）進行研究。天鵝座X-1是我們已知的最早被確認的黑洞，物理學家基普索恩和霍金就曾經為它究竟是不是黑洞而打過一個賭。我們現在知道，它是一個黑洞，並且與一顆大質素恒星形成雙星系統。這一黑洞的重力場強大到能從伴星上剝離物質，形成一個圍繞黑洞的吸積盤。
在整個研究中，我們對天鵝座X-1的距離和質素以及黑洞的自旋進行了精確測量。自旋是黑洞的重要特性，它反映了黑洞的旋轉速度。透過分析黑洞周圍吸積盤發出的X射線輻射，我們得以測量天鵝座X-1的自旋速率，揭示了這個黑洞的「旋轉」奧秘。這些研究不僅深化了我們對恒星級黑洞的理解，也為進一步探索更大質素的黑洞提供了參考。
與恒星級黑洞不同，原初黑洞並不是由恒星演化形成的。它們的起源可以追溯到宇宙誕生之初。在宇宙大爆炸後的一瞬間，量子漲落引發的局部重力塌縮，催生了原初黑洞。
原初黑洞的質素變化範圍非常大，可以輕到只有氫原子大小（大約10^-24克），也可以重到超過太陽質素的上億倍。
目前為止，原初黑洞的存在仍然是一個假說，但越來越多的科學家被質素較小的原初黑洞研究所吸引，因為它們可能是暗物質的候選者。暗物質占據了宇宙中大部份的質素，卻從未被直接探測到。相比較正常物質而言，原初黑洞由於其相對更小的體積，幾乎不會與普通物質發生碰撞進而引發相互作用，因此難以被傳統方法探測到，但它們的重力效應卻可能揭示其蹤跡。
近年來，科學家們提出了幾種新的原初黑洞探測方法。例如，研究人員提出可以透過精確測量火星和其他行星的軌域來尋找原初黑洞的痕跡。當一個原初黑洞接近行星時，它強大的重力會引起行星軌域的微小擺動。雖然這些擺動極為微小，但它們是可以被現代精密的天文儀器檢測到的。
此外，科學家還試圖透過全球導航衛星系統，如GPS系統，來探測原初黑洞的存在。如果一個小行星質素的原初黑洞在數千公裏的範圍內掠過地球，它對衛星軌域的影響雖然微乎其微，但這些變化可以被長時間累積的數據記錄下來。類似的研究思路為原初黑洞的探測提供了全新的可能性。
說到原初黑洞，這使我想起來，我還曾經參與了中國科技館的一個科技小短片【熊貓傳奇——黑洞之吻】，影片就將原初黑洞融入到了故事情節中。影片中描述了一只聰明的小熊貓意外發現了一個原初黑洞，它正以極快的速度接近地球。所幸的是，這個原初黑洞並沒有對地球造成實際威脅，而是像一位短暫造訪的「幽靈」，在宇宙中無聲無息地消失了。
【熊貓傳奇】不僅是一次藝術創作，更是我對原初黑洞這一科學概念的探索和思考。我希望透過這個小短片讓更多人了解這種神秘的天體，也希望激發觀眾對宇宙未知領域的好奇心。
原初黑洞的研究仍然在不斷發展。隨著未來天文觀測技術的提升，我們或許能夠更好地揭示它們的存在。無論是透過重力波探測、行星軌域的精密測量，還是宇宙微波背景輻射的分析，科學家們都在努力尋找原初黑洞的蹤跡。它們可能是解開暗物質之謎的鑰匙，也可能是我們理解宇宙起源和演化的重要線索。
在探索宇宙的道路上，原初黑洞的研究無疑為我們開啟了一個新的視窗。正如天鵝座X-1帶給我們對恒星級黑洞的新認知一樣，原初黑洞的研究將繼續拓展我們對宇宙的理解。在科學的無盡疆域中，每一個發現都像是撥開了神秘面紗的一角，等待著我們去揭示背後的奧秘。
