DC娱乐网

银河系里有些超新星,可能是被一颗看不见的黑洞撞出来的。不是那种质量几十倍于太阳的

银河系里有些超新星,可能是被一颗看不见的黑洞撞出来的。

不是那种质量几十倍于太阳的恒星级黑洞,是一种更古老、更小的东西。宇宙诞生后不到一秒钟,物质密度剧烈波动,某些区域的物质被自身引力直接压塌,形成了黑洞。这批黑洞叫原初黑洞(primordial black hole),比恒星演化出来的黑洞早了几亿年。它们至今仍是假说,从未被直接观测到,但一直是暗物质的热门候选者。暗物质占宇宙物质总量的85%,能用引力拽住星系不散架,却不发光、不反射、不吸收,所有探测器对它视若无睹。

原初黑洞如果真的存在,它们会在宇宙中游荡,偶尔穿过恒星。大多数恒星扛得住这种穿越,但有一类扛不住:白矮星。白矮星是中小质量恒星燃尽后留下的致密残骸,大小跟地球差不多,质量却接近太阳。它内部的物质已经被压到了核聚变的边缘,像一颗装满炸药但还没点着引信的炮弹。原初黑洞从中穿过时产生的潮汐力,就是那根引信。白矮星瞬间失控,热核爆炸,整颗星被炸得一干二净。

这种爆炸叫Ia型超新星。Ia型超新星在天文学里有个特殊地位:它们的亮度高度一致,天文学家把它们当作测量宇宙距离的标准烛光,正是靠这把尺子,人类在1998年发现了宇宙在加速膨胀,也就是暗能量的存在。但一个尴尬的问题困扰了学界几十年:Ia型超新星到底怎么炸的?主流模型要求白矮星从伴星吸积物质或与另一颗白矮星合并,但天文学家找到的不少双星系统,根本凑不出足够的物质来触发爆炸。

SUNY理工学院的 Shing-Chi Leung 团队提出了一种新的可能:原初黑洞触发。他们的第一篇论文证明,这种机制炸出来的超新星,在光变曲线和光谱上跟传统Ia型超新星几乎一模一样。更关键的是,它能自然地复现天文学家用来测距的那条经验关系,而这条关系的物理起源至今没有被彻底解释清楚。你望远镜里看到的Ia型超新星,有一部分可能就是原初黑洞干的,但你分辨不出来。

第二篇论文把这个模型拿去跟真实的超新星遗迹对照。团队选了几个著名目标:第谷超新星遗迹、开普勒超新星遗迹(这两处爆炸在历史上均有肉眼观测记录)、3C 397,以及两颗近距离超新星 SN 2011fe 和 SN 2012cg。通过分析近距离超新星中镍-56、镍-57等放射性同位素的衰变信号以及遗迹中锰、镍等稳定元素的丰度,他们约束了爆炸前白矮星的质量和金属丰度,发现原初黑洞触发机制能解释这些遗迹的多项观测特征。

但最有分量的证据来自银河系的化学演化模拟。每一代超新星爆炸都会把重元素抛洒到星际空间,下一代恒星从这些富含重元素的气体中诞生,体内就带着前辈超新星的化学指纹。团队把原初黑洞触发的超新星产物输入银河系化学演化模型,发现一个结论:要复现银河系恒星中观测到的元素丰度分布,原初黑洞触发的Ia型超新星占比不能为零。也就是说,银河系的化学配方里,写着原初黑洞的签名。

这项研究发表在2026年的《天体物理学杂志》上。原初黑洞如果存在,就不可能安安静静地穿过所有白矮星而什么都不发生。那些爆炸会留下痕迹,痕迹会嵌进整个星系的元素账本里。账本现在翻开了,数对得上。

~~~~~~

图为原初黑洞穿过白矮星触发超新星爆炸的艺术想象图,图源:AI生成

信源:SUNY Polytechnic Institute. "Supernova origins explored through primordial black holes." Phys.org, edited by Gaby Clark, 17 June 2026