馬薩諸塞大學阿默斯特分校的物理學家近日提出一項大膽預測:人類有望在未來十年內首次直接觀測到黑洞爆炸現象,且概率超過90%。這一發現若被證實,不僅將驗證霍金輻射和原初黑洞的存在,更可能顛覆物理學與宇宙學的既有認知。相關研究成果已于近期發表于國際權威期刊《物理評論快報》。
傳統理論認為,黑洞由大質量恒星坍縮形成,具有極強的引力且結構穩定。但物理學家霍金在1970年代提出,宇宙誕生初期可能存在一類特殊的“原初黑洞”,其質量遠小于恒星坍縮形成的黑洞。根據霍金輻射理論,質量越小的黑洞表面溫度越高,會通過量子效應不斷釋放粒子,最終在蒸發過程中發生劇烈爆炸。
研究團隊通過構建“暗量子電動力學模型”發現,若原初黑洞形成時攜帶微量“暗電荷”,其穩定性將發生顯著變化。這種微弱電荷雖不足以阻止黑洞蒸發,但會使其在爆炸前經歷短暫的穩定期。結合天文觀測數據,模型預測這類爆炸事件的發生頻率可能從傳統認為的每10萬年一次,提升至每10年一次。
物理學助理教授安德烈亞·塔姆解釋稱:“原初黑洞在蒸發過程中會持續減重并升溫,最終以爆炸形式終結生命?;艚疠椛湔俏覀冇^測這一過程的突破口?!辈┦亢笱芯繂T華金·伊瓜斯·胡安進一步指出,現有望遠鏡技術已具備捕捉此類信號的能力,“如果觀測到霍金輻射,它必然來自正在爆炸的原初黑洞”。
研究團隊強調,這類爆炸事件蘊含著改變科學史的潛力。爆炸產生的粒子譜將完整記錄宇宙中所有亞原子粒子的信息,包括已知的電子、夸克、希格斯玻色子,以及可能存在的暗物質候選粒子和全新未知粒子。助理教授邁克爾·貝克比喻道:“這就像獲得一本記錄宇宙所有基本成分的‘粒子百科全書’?!?/p>
盡管研究團隊對觀測前景表示樂觀,但也謹慎指出這并非確定性結論。研究生艾登·西蒙斯表示:“90%的概率是基于當前模型和數據的最佳估計,但自然界的復雜性可能帶來意外。”目前,全球多個天文臺已開始調整觀測策略,準備捕捉可能來自宇宙深處的“黑洞爆炸信號”。