小的原始黑洞（PBH）是當今天文學和宇宙學的熱門話題之一。這些假設的黑洞據信是在大霹靂，由亞原子物質的區域產生，其密度如此之大以至於它們經歷了引力坍縮。
目前，PBH 被視為候選者暗物質，一個可能的原始來源重力波，以及物理中各種問題的解決方案。然而，到目前為止，還沒有觀察到明確的 PBH 候選者，這導致了我們如何找到這些微型黑洞的建議。
最近的研究表明，主序中子和矮星的內部可能含有小型的PBH，它們正在慢慢消耗它們的氣體供應。
在一個最近的研究，一個物理學家團隊擴展了這個想法，包括一種潛在檢測 PBH 的新途徑。基本上，我們可以搜尋行星和小行星等物體的內部，或使用大板或金屬板來檢測PBH以尋找其通過的跡象。
透過探測這些天體留下的微通道，科學家最終可以證實PBH的存在，並揭開當今宇宙學中一些最大的謎團。
這項研究是由台灣國立東華大學物理學家戴德昌和宇宙學與天文物理學教育與研究中心凱斯西儲大學 (CERCA) 和凱斯西儲大學的物理學家德揚‧斯托伊科維奇 (Dejan Stojkovic)高能物理與宇宙學紐約州立大學布法羅分校的研究小組。
詳細介紹他們的發現的論文最近出現在網上，並正在接受審查以在期刊上發表黑暗宇宙的物理學。
自從俄羅斯科學家發現PBH以來，科學家們幾十年來一直對PBH著迷。伊戈爾·D·諾維科夫和雅科夫·澤爾多維奇1966 年就預言了它們的存在。史蒂芬·霍金1974 年，他對 PBH 的研究取得了突破性發現，即黑洞會隨著時間的推移而蒸發。
雖然較大和中等的黑洞需要比當前宇宙年齡（約 138 億年）更長的時間才能蒸發，但較小的 PBH 可能已經或可能正在這樣做。
然而，近年來，人們對 PBH 的興趣重新興起，因為它們可以作為暗物質候選者、原始重力波 (GW) 的來源等。像暗物質一樣，它們的存在可以幫助解決一些重大的宇宙論謎團，但尚未得到證實的觀察。
正如 De-Chang 和 Stojkovic 透過電子郵件告訴《今日宇宙》，這就是他們提出新穎偵測方法的動機：
「如果一個小行星，或者月球，或者小行星（小行星）有一個被固體地殼包圍的液體核心，那麼一個小的PBH將相對較快地（幾周到幾個月內）消耗掉緻密的液體核心。如果材料足夠堅固以支撐重力應力，地殼將保持完整。
因此，我們最終會得到一個空心結構。如果中央黑洞被噴射（由於與其他物體碰撞），密度將低於具有液體核心的岩石物體的通常密度。
此外，De-Chang 和 Stojkovic 也計算了小型 PBH 會產生的重力應力。然後，他們將其與構成行星地殼的材料（例如矽酸鹽礦物（岩石）、鐵和其他元素）的抗壓強度進行了比較。他們也考慮了最強的製造材料，例如多壁碳奈米管。
「例如，我們發現花崗岩可以支撐半徑達地球半徑 1/10 的空心結構，」斯托伊科維奇說。 “這就是為什麼我們應該專注於小行星、衛星或小行星。”
這些計算提供了一種在太空和地球上尋找PBH證據的方法。透過觀察太陽系中可能的候選小行星、衛星或小行星的質量和半徑來估計其密度，可以識別它們。
這將使天文學家能夠識別潛在的空心物體，以便透過探測器、著陸器和其他機器人太空任務進行後續研究。或者，他們建議建造感測器透過檢測 PBH 的通過來搜尋它們。斯托伊科維奇說：
「如果一個小 PBH 穿過一些固體材料，它將留下一條半徑與 PBH 半徑相當的筆直長隧道。例如，1023 克 PBH 應該留下一個半徑為 0.1 微米的隧道。[能量]這樣的PBH可以具有很大的能量，但是它們沉積到材料中的[能量]非常低。
在這種情況下，科學家可以掃描我們發現的常見材料（如玻璃或岩石）中的微隧道。 De-Chang 和 Stojkovic 表示，同時，可以為此目的製備大塊拋光金屬。類似中微子檢測時，需要隔離這些板，以便記錄其屬性的任何突然變化。
斯托伊科維奇說：“這些 PBH 的預期通量非常小，我們最終可能什麼也找不到，但找到 PBH 的可能回報將是巨大的，特別是因為此類實驗非常便宜。”
正如德昌補充道，近年來有人提出，一些原始黑洞可能隱藏在恆星中。史蒂芬·霍金曾經提出過這個想法，它成為兩項研究的基礎，一項是2019年發布去年還有另一個。
「也有人提出，原初黑洞可能會輻射伽馬射線。銀河系暗物質暈中的強伽馬射線可以很好地暗示原初黑洞的存在，」德昌說。
“引力微透鏡可能是識別原始黑洞的另一種方法。”
