北京時間 9 月 6 日消息，據(jù)國外媒體報道，在許多人看來，黑洞是宇宙中相當(dāng)可怕的存在。它們無比黑暗，有著強(qiáng)大的引力，似乎有著某種不祥的意味。
如今，天體物理學(xué)家又提出了一種假想的黑洞類型：原初黑洞。這種黑洞不是由恒星坍縮而成，而是形成于宇宙的最初時刻，并充斥于我們現(xiàn)今的宇宙。
那么，一個這樣的遠(yuǎn)古怪物沖向地球的幾率有多大？一位天體物理學(xué)家對此進(jìn)行了計算。
誕生于大爆炸
早期的宇宙既狂野又復(fù)雜，與我們今天所處的溫和宇宙截然不同。在大爆炸的最初時刻，宇宙發(fā)生了劇烈的相變。盡管科學(xué)家們已經(jīng)初步理解了大爆炸最初幾分鐘的物理現(xiàn)象，但在那之前發(fā)生的事情卻一直籠罩在神秘之中 —— 相關(guān)的數(shù)學(xué)計算也異常復(fù)雜。
要形成黑洞，需要一些相當(dāng)極端的條件，比如一顆恒星在其生命的最后時刻發(fā)生坍縮。在宇宙誕生的最初幾秒鐘里，恒星并不存在，但可能存在形成黑洞的合適條件；原初黑洞的形成，所需要的只是將大量的物質(zhì)或能量塞進(jìn)一個足夠小的空間。
在宇宙遙遠(yuǎn)的過去，在我們尚未探測到的宇宙未知領(lǐng)域，可能正好存在一些條件，使原初黑洞充斥著整個宇宙。這些黑洞可能有不同的質(zhì)量，取決于它們形成的條件。不過，科學(xué)家?guī)资陙韺υ鹾诙吹乃阉骱翢o結(jié)果，使人們對它們的興趣逐漸減弱。直到不久前，我們終于有了一個高效的探測工具 —— 激光干涉儀引力波天文臺（LIGO）。
當(dāng) LIGO 首次探測到黑洞碰撞所產(chǎn)生的引力波時，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這些黑洞的質(zhì)量相當(dāng)奇特，每一個都有太陽質(zhì)量的幾十倍。這個質(zhì)量范圍很難通過常規(guī)的恒星黑洞合并來實現(xiàn)，因為這樣的合并事件必須足夠頻繁，才有可能形成如此規(guī)模的黑洞。于是，原初黑洞又回到了天文學(xué)家的視野當(dāng)中。
尋找原初黑洞
關(guān)于早期宇宙發(fā)生的各種過程，如果有某種奇特的機(jī)制能產(chǎn)生黑洞的話，那就不會只產(chǎn)生幾個黑洞，而是會充滿整個宇宙。事實上，宇宙中可能存在著足夠多的原初黑洞，至少可以作為一部分暗物質(zhì)的解釋；據(jù)天文學(xué)家估計，神秘的暗物質(zhì)占宇宙中所有物質(zhì)的 80% 以上。
最近發(fā)表在預(yù)印本數(shù)據(jù)庫 arXiv 上的一篇論文中，科學(xué)家假設(shè)宇宙中可能存在著數(shù)量驚人的小型黑洞。它們會經(jīng)歷怎樣的變化？
事實上，黑洞并不是 100% 黑色的，它們會通過霍金輻射失去質(zhì)量?；艚疠椛涫前l(fā)生在黑洞事件視界的復(fù)雜量子力學(xué)過程，允許一些粒子和輻射從黑洞逃逸。黑洞越小，其質(zhì)量損失就越快。小于 1 億噸的黑洞 —— 比一顆典型的小行星略輕 —— 在當(dāng)前的宇宙年齡中將失去大約一半的質(zhì)量。對于更大的黑洞，在當(dāng)前的宇宙年齡下，只會因霍金輻射損失一小部分質(zhì)量。
每個星系中小型黑洞的總數(shù)取決于星系中有多少暗物質(zhì)，以及每個黑洞有多大。不過，無論怎么分，不同星系中應(yīng)該都有很多小型黑洞。
而且，這些黑洞的運(yùn)行都很快。根據(jù)計算機(jī)模擬和星系動力學(xué)的觀察結(jié)果，暗物質(zhì)的速度超過每秒 160 公里。以這樣的速度，一個小行星質(zhì)量的黑洞可以在幾周內(nèi)覆蓋木星和地球之間的距離。那么，我們應(yīng)該害怕這些黑洞撞上地球嗎？
原初黑洞與地球的碰撞
如果一個小行星質(zhì)量的黑洞撞擊地球會發(fā)生什么？簡單來說：滅頂之災(zāi)。黑洞會像一把加熱的刀刺穿黃油一樣，刺穿我們星球的表面；另一方面，黑洞會立即開始減速，因為它會與地球的引力相互作用。任何原子或分子（或者我們每個人）在穿過事件視界之后，就會從已知的宇宙中溜走，再也看不見。事件視界是黑洞的邊界，在這個邊界之內(nèi)，任何東西，甚至光，都不能逃脫。
在最理想的情況下，黑洞會從地球的另一側(cè)離開，留下幸存者來收拾殘局。在最糟糕的情況下，黑洞會落在地核的位置，在那里地球的引力將足以讓黑洞開始“進(jìn)食”。最終，黑洞會吞噬我們整個星球。
值得慶幸的是，根據(jù)這篇論文的計算，黑洞落在地核上的幾率相當(dāng)小 —— 它們的運(yùn)行速度實在太快了。
另一方面，地球與黑洞的遭遇還會導(dǎo)致另一個令人不快的結(jié)果：升溫。在穿過地球的過程中，黑洞會吸積物質(zhì)，而吸積會產(chǎn)生熱量（激活星系核的也是這種熱量）。一個小行星質(zhì)量的黑洞撞上地球后，最終釋放的能量與 1 公里寬的小行星撞擊所釋放的能量差不多。在 6500 萬年前，一顆如此規(guī)模的小行星撞擊地球后，導(dǎo)致了恐龍的滅絕。
幸運(yùn)的是，黑洞碰撞可能非常罕見。根據(jù)這篇論文的計算，在最“樂觀”的情況下（以科學(xué)家的標(biāo)準(zhǔn)，即星系中黑洞的數(shù)量達(dá)到最大值的情況），可能每十億年左右才會發(fā)生一次碰撞。因此，對于所謂的黑洞撞地球，我們不必過于擔(dān)心。
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