原始黑洞的理论已经存在了几十年，甚至可能是永远难以捉摸的暗物质。尽管如此，仍然没有观测到太初黑洞。根据来自布法罗大学、凯斯西储大学和国立东华大学的天体物理学家的说法，这些小型黑洞可能被岩石行星或小行星捕获，从内部消耗其液体核心并留下空心结构；或者，他们可以在地球上非常古老的岩石中留下微型隧道，甚至在非常古老的建筑物中留下玻璃或其他固体结构。
艺术家对原始黑洞的印象。图片来源：美国宇航局。
小型原始黑洞也许是早期宇宙中最有趣、最令人着迷的遗迹。
它们可以作为暗物质候选者、原始引力波源、帮助解决宇宙学问题，如畴壁和磁单极子问题等。
然而，迄今为止，尚未观察到令人信服的原初黑洞候选者。
布法罗大学教授德扬·斯托伊科维奇表示：“找到这些特征的机会很小，但寻找它们不需要太多资源，而且潜在的回报（原始黑洞的第一个证据）将是巨大的。”
“我们必须跳出框框思考，因为之前为寻找原初黑洞所做的一切都没有奏效。”
斯托伊科维奇教授和他的同事、凯斯西储大学和国立东华大学的戴德昌博士计算了空心小行星在不发生自身塌陷的情况下可以有多大，以及原始黑洞穿过天体的可能性。地球。
戴博士说：“由于可能性很小，我们把注意力集中在已经存在了数千年、数百万年甚至数十亿年的坚实标记上。”
斯托伊科维奇教授补充道：“如果该物体有一个液体中心核心，那么捕获的原始黑洞可以吸收液体核心，其密度高于外固体层的密度。”
“如果物体受到小行星撞击，原始黑洞可能会逃离该物体，只留下一个空壳。”
但这样的外壳是否足够坚固，足以支撑自己，还是会在自身的张力下崩溃？
通过将花岗岩和铁等天然材料的强度与表面张力和表面密度进行比较，研究人员计算出，这样的空心物体可能不超过地球半径的十分之一，这使得它更有可能是一颗小行星，而不是一颗真正的行星。
“如果比这个大，它就会崩溃，”斯托伊科维奇教授说。
“这些空心物体可以用望远镜探测到。通过研究物体的轨道可以确定质量，从而确定密度。”
“如果物体的密度相对于它的尺寸来说太低，那就很好地表明它是空心的。”
对于没有液体核心的物体，原始黑洞可能会简单地穿过并留下一条笔直的微隧道。
例如，质量为 10 的原初黑洞22 号克会留下0.1微米厚的隧道。
一块大金属板或其他材料可以通过监测这些隧道的突然出现来充当有效的黑洞探测器，但是用非常古老的材料（来自有数百年历史的建筑物）寻找现有隧道的可能性更大古老，有数十亿年历史的岩石。
尽管如此，即使假设暗物质确实是由原始黑洞组成，他们计算出原始黑洞穿过十亿年前巨石的概率为 0.000001。
“你必须考虑成本与收益。做这件事需要花很多钱吗？不，事实并非如此，”斯托伊科维奇教授说。
“因此，至少可以说，在你的一生中，原始黑洞穿过你的可能性很小。就算有人注意到了，你也可能不会注意到。”
“与岩石不同，人体组织具有很小的张力，因此原始黑洞不会将其撕裂。”
“虽然原始黑洞的动能可能很大，但它在碰撞过程中无法释放太多动能，因为它移动得太快了。”
“如果射弹在介质中移动的速度快于声速，则介质的分子结构没有时间做出反应。”
“从窗户扔一块石头，它很可能会碎裂。用枪射击窗户，很可能只会留下一个洞。”
团队的纸发表在杂志上黑暗宇宙的物理学。
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戴德昌和德扬·斯托伊科维奇。 2024 年。在行星、小行星和地球上寻找小型原始黑洞。黑暗宇宙的物理学46:101662； doi:10.1016/j.dark.2024.101662
