微小黑洞可能正在银河系中秘密引爆恒星

一个国际研究团队发现，原始黑洞——那些宇宙最早时刻的假设残余物——可能正在触发白矮星作为Ia型超新星爆炸。因为宇宙确实需要更多爆炸的东西。这项发表在《天体物理学杂志》上的研究还表明，这些不寻常的爆炸可能有助于解释银河系恒星中观察到的令人困惑的化学丰度模式。

原始黑洞被认为是在宇宙暴胀期间形成的，当时宇宙的快速膨胀放大了物质分布中的微小波动。它们长期以来一直被提议作为暗物质的候选者，暗物质是那种据称占宇宙中所有物质质量约90%的不可见物质。因为，当然，为什么不把“秘密引爆恒星”加到暗物质可能正在做的事情列表中呢。

这里是提出的机制：当原始黑洞在太空中穿行时，它们可能偶尔会穿过一颗白矮星——低质量恒星耗尽燃料后留下的致密恒星残骸。黑洞的引力会在恒星内部产生强大的潮汐力，使其不稳定并导致其作为Ia型超新星爆炸。Ia型超新星是极其明亮的爆炸，通常被认为发生在白矮星变得不稳定并发生失控的热核反应时。但谁需要“通常被认为”呢，当你可以有“可能由微小黑洞触发”呢？

这项研究由纽约州立大学理工学院助理教授、东京大学 Kavli 宇宙物理与数学研究所（Kavli IPMU）访问副研究员梁成志领导。团队还包括 Kavli IPMU 访问高级科学家野本宪一和 Kavli IPMU 高级研究员亚历山大·库森科。他们调查了通过这种提出的 PBH 触发爆炸通道产生的超新星的运动、亮度和化学性质。

在 2025 年发表的一篇早期论文中，团队表明 PBH 触发的爆炸可以产生与标准模型生成的特性非常相似的 Ia 型超新星。在这项新研究中，他们将自己的模型与几个著名的超新星遗迹（第谷、开普勒、3C 397）、附近的超新星（例如 SN 2011fe、SN 2012cg）以及银河系恒星的化学丰度进行了比较。他们的结果表明，PBH 触发的 Ia 型超新星可以重现这些超新星及其遗迹中观察到的几个特征。

研究人员检查了放射性同位素如 Ni-56、Ni-57，以及稳定元素如 Mn 和 Ni。这些化学特征使他们能够估计产生爆炸的恒星的质量和金属丰度。金属丰度——恒星形成时金属的含量，它探测恒星在宇宙年龄中的诞生时间——提供了关于恒星形成时间和当时宇宙化学条件的线索。（在天文学中，“金属”是比氢和氦更重的元素，因为天文学家有自己的定义。）

团队还使用超新星模型来探索这种爆炸机制如何促进星系化学富集。超新星将新形成的元素释放到太空中，这些元素后来可能成为新恒星和行星的一部分。分析表明，需要非零比例的 PBH 触发的 Ia 型超新星来解释银河系恒星中观察到的化学丰度趋势。这表明原始黑洞可能通过它们触发的恒星爆炸影响了我们星系的化学演化。

“我们的工作表明，我们在天空中观察到的一些超新星可能是 PBH 的结果。因此，即使我们不能直接观察到这些难以捉摸的实体，它们在自然界中留下了许多有趣的线索供我们探测它们的性质，”梁说。研究人员计划通过研究 PBH 如何影响其他天体物理过程来扩大他们的调查。