真的是原初黑洞？天文界估計要轟動了！他們發(fā)現(xiàn)了不得了的黑洞

2025年底，一個來自約3億光年外的引力波信號，讓天文學(xué)家看到了疑似原初黑洞的波動。

2025年11月12日，地球引力波探測器LIGO以及室女座探測器，同時捕捉到了一陣時空漣漪，這次的事件被編號為S251112cm，它來自兩個致密天體的并合。

這次的合并事件和以往的都不同，它讓整個天文界為之震動：天文學(xué)家測算發(fā)現(xiàn)，這個系統(tǒng)的核心質(zhì)量指標(biāo)（啁啾質(zhì)量）是在0.1-0.87倍太陽質(zhì)量之間，其中至少有一個天體的質(zhì)量是小于太陽，這個結(jié)論的置信度超過99%，該事件的誤報率約為每4年1次，是一個統(tǒng)計上較為顯著的候選事件。

比太陽小的黑洞，特殊在哪呢？

這里我們要先明確恒星演化的基本規(guī)則：我們已知的絕大多數(shù)黑洞，都是大質(zhì)量恒星死亡時核心坍縮的產(chǎn)物。

但要坍縮成黑洞，恒星核心必須足夠重，常規(guī)恒星演化形成的黑洞，前身星核心質(zhì)量至少要達(dá)到奧本海默極限（約太陽的3倍質(zhì)量）。

所以它最終留下的黑洞殘骸質(zhì)量必然是要超過太陽的，哪怕是恒星死亡留下的另一種致密殘骸中子星，質(zhì)量也不可能低于1倍太陽質(zhì)量，以為白矮星的質(zhì)量上限（錢德拉塞卡極限）為1.44倍太陽質(zhì)量，超過這個極限就會坍縮成中子星。

換句話說，這次探測到的小質(zhì)量黑洞根本不可能是恒星演化的產(chǎn)物，它的起源，只能追溯到宇宙誕生的最初瞬間。

這種宇宙誕生之初就形成的黑洞，就是原初黑洞。

早在上世紀(jì)70年代，霍金等物理學(xué)家就提出了這個猜想：在宇宙大爆炸之后不到1秒的時間里，整個宇宙還只是一鍋滾燙致密的粒子湯，沒有恒星、沒有星系，甚至連質(zhì)子和中子都還沒成型，就在這個階段，宇宙發(fā)生了一次關(guān)鍵的相變——量子色動力學(xué)（QCD）相變，自由的夸克和膠子突然抱團，形成了質(zhì)子和中子。

這個相變瞬間改變了宇宙的狀態(tài)方程，讓宇宙的密度分布出現(xiàn)劇烈的波動。

那些密度遠(yuǎn)超周圍的區(qū)域，會在自身引力作用下直接坍縮成黑洞。

這種黑洞和恒星形成的黑洞不同，原初黑洞的質(zhì)量沒有固定限制，可以小到和小行星相當(dāng)，也可以大到星系中心的超大質(zhì)量黑洞級別，剛好能覆蓋這次發(fā)現(xiàn)的亞太陽質(zhì)量范圍。

更重要的是，如果原初黑洞大量存在，它們完全可以解釋宇宙中的暗物質(zhì)。

但這個猜想的最大短板一直是沒有確鑿的觀測證據(jù)，而S251112cm這個亞太陽質(zhì)量引力波事件，剛好給了我們一個驗證這個猜想的絕佳機會。

針對這一事件，研究團隊開展了定量分析，驗證了該信號與量子色動力學(xué)時期形成的原初黑洞模型的一致性。

他們基于量子色動力學(xué)相變的原初黑洞模型，加入早期宇宙輕子味不對稱的影響（簡單說就是早期宇宙中粒子與反粒子的微小數(shù)量差，會改變原初黑洞的質(zhì)量分布），構(gòu)建了覆蓋多個數(shù)量級的原初黑洞質(zhì)量函數(shù)，沒有先入為主地預(yù)設(shè)原初黑洞的數(shù)量。

隨后，他們算出了兩個關(guān)鍵數(shù)字：

第一，按照這個模型，以引力波探測器第三次運行階段的靈敏度，每年應(yīng)該能探測到0.8次這類亞太陽質(zhì)量的雙黑洞并合。

第二，引力波探測器從第一次到第四次運行，以第三次靈敏度為中間值近似，累計有效觀測時間4.35年，僅發(fā)現(xiàn)了這1個候選事件，換算后的實際觀測率為0.23次每年，95%置信區(qū)間為0.012-1.09次每年。

理論預(yù)測的0.8次每年，剛好完美落在實際觀測的誤差范圍內(nèi)，這不是巧合，而是理論與觀測的精準(zhǔn)吻合。

它直接證明了S251112cm這個事件，完全可以用原初黑洞的并合來解釋，這是原初黑洞存在的強有力證據(jù)。

同時，也讓他們把這個結(jié)論延伸到了暗物質(zhì)的核心謎題上。

研究團隊反過來用這次觀測給原初黑洞的豐度劃定了嚴(yán)格下限：在論文采用的模型與天體物理參數(shù)假設(shè)下，哪怕按最保守的統(tǒng)計結(jié)果，原初黑洞至少也占了宇宙暗物質(zhì)總量的4%。

而他們模型采用的基準(zhǔn)值是在研究的質(zhì)量范圍內(nèi)，原初黑洞占暗物質(zhì)的33.9%，這個數(shù)值還能同時解釋引力波探測器此前觀測到的，3-200倍太陽質(zhì)量的雙黑洞并合事件中的相當(dāng)一部分，相當(dāng)于一個模型同時解釋了兩個不同質(zhì)量范圍的引力波觀測結(jié)果。

當(dāng)然，科學(xué)研究必須保持嚴(yán)謹(jǐn)，我們還不能100%敲定這個事件就是原初黑洞。

首先，這個事件目前仍為候選體，最終的完整離線數(shù)據(jù)分析尚未完成，質(zhì)量參數(shù)仍存在調(diào)整的可能。

其次，有沒有其他可能的解釋？比如兩個亞太陽質(zhì)量的中子星并合？

但中子星并合通常會伴隨千新星的明亮電磁信號，而該事件沒有明顯的電磁對應(yīng)體，后續(xù)全球數(shù)十臺光學(xué)和高能望遠(yuǎn)鏡對該天區(qū)做了密集觀測，也沒有找到符合事件距離限制的對應(yīng)體，基本排除了中子星并合的可能。

至于其他更奇特的致密天體，目前僅有理論猜想，沒有成熟可靠的形成機制，能自然解釋這次事件的只有原初黑洞。

論文同時強調(diào)，這次的分析并不局限于S251112cm這一個事件的特殊性質(zhì)，而是適用于任何確認(rèn)的亞太陽質(zhì)量致密雙星并合探測。

現(xiàn)在，整個天文界都在等待三座引力波探測器的第五次觀測運行（O5），升級后的探測器靈敏度更高，能捕捉到更遠(yuǎn)、更弱的信號。

如果O5階段能再探測到幾個這類亞太陽質(zhì)量并合事件，就能徹底實錘原初黑洞的存在。

未來，歐洲航天局計劃2035年發(fā)射的空間引力波探測器LISA，還有地面上靈敏度比LIGO高10倍的宇宙探測器，會帶來更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，從而徹底搞清楚原初黑洞到底占了暗物質(zhì)的多大比例，甚至能否完全解釋暗物質(zhì)。

這項研究于2026年2月發(fā)表在預(yù)印平臺。