在人們的印象里，黑洞的形成是一場驚天動地的宇宙奇觀：一顆恒星在生命的盡頭猛烈爆炸，其殘骸在自身的重力下坍塌，最終化為貪婪吞噬周身萬物的饕餮巨獸。但有沒有一種可能，黑洞并不總是來得如此聲勢浩大？有沒有可能，在無人留意的角落，某些看似尋常的恒星內部，正有一顆黑洞在悄悄生長？

一篇近日發表在《物理評論D》上的研究提出的這一猜想，比我們對黑洞最天馬行空的想象還要神奇。

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“袖珍”黑洞之謎

The mystery of tiny black holes

近年來，對引力波的探測暗示我們的宇宙中不乏與太陽質量相近的黑洞。但這一結果有些匪夷所思。現有的天體物理學模型表明，類似太陽的小質量恒星根本無法坍縮形成黑洞。那么這些“迷你”黑洞到底從何而來？

有一種理論認為，這些令人困惑的物體可能是由神秘的暗物質形成的。對這種物質，我們仍知之甚少。它們無法被直接觀測，卻又在宇宙間無處不在，用自身的引力悄然塑造著星系乃至更大尺度的結構。有些學者相信，恒星能夠緩慢的將暗物質吸納入內部。要是等上足夠長的時間，在恒星內部聚集起的暗物質可能會引發一場小型的坍縮，從而在恒星中心形成一顆微型的黑洞。但從外部觀察，這顆恒星看上去將不會有任何異常。

黑洞在恒星內部形成后，便會開始吸收周圍的物質而不斷生長。但具體的過程取決于這顆恒星本身的性質。恒星的種類，以及它的自轉，將會顯著影響黑洞的生長和最終的形態。

一個在恒星內部的黑洞想象圖

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白矮星：三相命運

White dwarfs: Three fates hidden in the core

白矮星是類太陽恒星演化的終點，這些恒星失去了外部包層后剩下致密核心。它們通常和地球大小相當，但質量卻和太陽不相上下。在電子簡并壓力——一種量子力學現象——的支撐下，這些恒星殘骸不會繼續向內坍縮，但若是有一顆黑洞已經在白矮星的內部形成，那么事情就將變得微妙起來。

在這種情況下，白矮星的自轉速度將成為整個過程的決定性因素。可能的情況大致有三種：

如果自轉較慢，白矮星內部缺乏角動量的物質將無法作太多抵抗就落入黑洞之中。于是這顆黑洞便能靠著源源不斷的恒星物質供應穩定生長，直至最終將整個恒星納入腹中。

如果自轉速度適中，黑洞的坍縮可能會比事件視界的形成更快。這將導致黑洞暴露在視界之外，即所謂的“裸奇點”。這種物體的存在是對現行物理學的挑戰。它為研究近似太陽質量裸奇點開辟了一條新途徑，并有可能揭示引力作用的更深層機制。

如果自轉很快，黑洞的生長將大為放緩。白矮星的自轉及內部物質流動導致的粘性阻力會阻礙黑洞吸收恒星物質，并在黑洞兩極形成漏洞狀的地帶，使得整顆恒星無法都向著黑洞坍縮。這時的黑洞成了一只 “寄生蟲”，隱匿于白矮星的中心，無聲無息從宿主的軀體中攫取養分。表面上看，這顆白矮星一切正常，但其內部已然在逐漸腐化。

展示白矮星內部寄生黑洞吸積受阻情況的示意圖。 圖片來源：H. A. Adarsha

3

中子星：通向黑洞的單程票

Neutron stars: The one-way path to a black hole

中子星是比白矮星密度更大的星體，區區一勺子中子星物質就能高達十億噸之重。一顆中子星的半徑通常在十公里左右，但質量卻甚于太陽。如果黑洞在高速自轉的中子星內部形成，那么它的結局便已注定。黑洞將迅猛生長，在短短一天里就能從內由外掏空中子星的內部，甚至來不及讓它為宇宙留下一聲寂寥的嘆息。

4

大隱隱于市

Hidden in plain sight

這些隱秘的黑洞很可能正藏身于正常恒星的內部，靜悄悄地生長著。也許有一天，它們會不慎露出馬腳：奇特的引力特征，恒星不尋常的冷卻，或是雙星系統軌道突如其來的變化，都有可能是指向這些潛伏黑洞的線索。但在那之前，一些黑洞能在宿主體內潛伏長達幾十億年之久，直至這些恒星生命的盡頭；另一些則會提前露出獠牙，將宿主囫圇吞下，作為獨立形成的黑洞取代這些倒霉的恒星。

在銀河系中心橄欖球狀的核球區域內，據說有大量的暗物質聚集。如果近似太陽質量的黑洞和裸奇點果真源自暗物質在白矮星內部的作用，那么在此處應當能探測到這些奇異的物體。所謂的“混合恒星”，即寄宿著微型黑洞的白矮星，也理應存在于此。

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于無聲處聽驚雷

Listening to the silence

上述的想法不僅重新詮釋了恒星的生命歷程，更為暗物質的探測提供了新線索。若是這些潛匿的黑洞確實存在，它們便是了解暗物質在恒星內部特性的天然探測器。同時，如果裸奇點也當真由這種方式誕生，這便意味著廣義相對論的一大基礎原則“宇宙監督假設”也將受到挑戰。

所以當你再次仰望夜空時，不妨提醒自己，不是每顆星星都如它們看起來那般璀璨亮麗。在那光彩奪目的外表下，也許潛藏著攝人心魄的秘密，乃至連光也無法逃離的深邃黑暗。

來源：牧夫天文

編輯：Chocobo

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