黑洞制造指南帶你探索 宇宙大爆 炸是否留下黑洞？
北京時(shí)間8月11日消息，2016年，LIGO（激光干涉引力波天文臺(tái)）團(tuán)隊(duì)宣布首次發(fā)現(xiàn)來自數(shù)十億前兩個(gè)黑洞碰撞釋放出的引力波，讓全世界既驚訝又欣喜。
這一發(fā)現(xiàn)除了帶來一陣欣喜（和一些諾貝爾獎(jiǎng)）之外，還有一個(gè)奇怪的小驚喜。這兩個(gè)碰撞的黑洞的質(zhì)量十分古怪，古怪的程度足以打開一個(gè)令人著迷的可能性：被LIGO聽到碰撞的這兩個(gè)黑洞，可能形成于宇宙誕生不到一秒的時(shí)間之內(nèi)。
黑洞制造指南
我們已經(jīng)知道現(xiàn)代宇宙中的黑洞是如何形成的。從一顆恒星開始，這顆恒星越變?cè)酱�，至少八倍太�?yáng)質(zhì)量的恒星才能變成黑洞。接著，你等待恒星耗盡其所有可用的氫，這個(gè)過程也就需要那么幾千萬年的時(shí)間而已，沒什么大不了的。
等到生命的盡頭，這顆恒星會(huì)在能量災(zāi)難——超新星爆發(fā)——中走向自我毀滅。在爆炸的火焰中，核心密度可以達(dá)到足夠強(qiáng)烈的狀態(tài)，以至于任何東西都無法抵抗那向內(nèi)的引力。因此，在恒星的大部分物質(zhì)向外爆發(fā)的同時(shí)，一小部分的恒星會(huì)向內(nèi)坍縮，最終走向湮滅，變成一個(gè)黑洞。
恒星越大，形成的黑洞也越大，這就是使得LIGO的觀測(cè)結(jié)果尤其有趣。這兩個(gè)碰撞的黑洞的質(zhì)量分別是30倍太陽(yáng)質(zhì)量和35倍太陽(yáng)質(zhì)量。要得到如此巨大的黑洞，你要么有一顆真正巨大的恒星——其質(zhì)量超過100倍太陽(yáng)質(zhì)量，要么你需要許多更小的黑洞合并才能得到如此大的黑洞。
不過，在宇宙剛剛誕生那會(huì)，這兩種情況似乎都不太可能發(fā)生。宇宙中壓根不存在這么大的恒星（至少，目前是這樣的），而且黑洞合并也不常見。
因此：這些黑洞可能有著不同的起源。
黑暗中的探索
充滿原初黑洞的宇宙會(huì)是什么樣子？這是一個(gè)成本昂貴的問題，但我們?nèi)绻胍獧z驗(yàn)原初黑洞的理論的話，就先得回答這個(gè)問題。
一方面，黑洞可能會(huì)隨機(jī)地與其他物體碰撞，通過引力吸引其他物體，并造成混亂。質(zhì)量為千克量級(jí)的黑洞，如果撞擊地球的話，也足以引發(fā)地震。一個(gè)沉默的黑洞可能會(huì)拉開雙星系統(tǒng)中的兩顆恒星，或破壞整個(gè)矮星系，一個(gè)撞擊了中子星的黑洞可能會(huì)引發(fā)可怕的爆炸，甚至假設(shè)中的第九行星也可能是一個(gè)大小不及網(wǎng)球的黑洞。
在潛在的可探測(cè)性方面，有一個(gè)好處是，黑洞并非完全是100%的黑。它們也可能會(huì)通過所謂的“霍金輻射”的量子力學(xué)過程發(fā)出微弱的光。大的黑洞幾乎不發(fā)光。和太陽(yáng)同等質(zhì)量的黑洞每年輻射出一個(gè)光子，大概需要10^60年才會(huì)失去所有質(zhì)量。不過，較小質(zhì)量的黑洞消失的時(shí)間也會(huì)更短，并在這個(gè)過程中釋放出能量。
爆炸的黑洞可能會(huì)擾亂早期宇宙，改變?cè)氐呢S度或宇宙微波背景的外觀，或者，它們也可能是我們?cè)谔炜罩锌吹揭恍┵ゑR射線爆發(fā)的原因。
可惜盡管我們付出了種種努力，我們?nèi)詿o法在我們?nèi)缃窨吹接钪嬷薪忉屧鹾诙吹拇嬖凇?duì)于每一個(gè)可能的觀測(cè)途徑，原初黑洞都會(huì)造成非常多的混亂，我們不可能避開這些混亂。
換句話說，盡管我們?nèi)匀缓茈y解釋LIGO目睹到的兩個(gè)合并黑洞的質(zhì)量，但如果你希望宇宙中存在這些原初黑洞，那么我們理應(yīng)有其他的辦法去檢測(cè)到它們。