将黑洞放入太阳 会发生什么？

在一种假设情况下，小型原始黑洞可能会被新形成的恒星捕获。由马克斯-普朗克天体物理研究所的研究人员领导的一个国际研究小组现在对这些所谓的"霍金恒星"的演化过程进行了建模，发现它们的寿命会出奇地长，在许多方面都与普通恒星相似。小行星测量学可以帮助识别这类恒星，进而检验原始黑洞的存在及其作为暗物质组成部分的作用。

马克斯-普朗克天体物理研究所（MPA）恒星部主任塞尔玛-德-明克（Selma de Mink）说："科学家们有时会提出一些疯狂的问题，以便了解更多情况。我们甚至不知道这样的原始黑洞是否存在，但我们仍然可以做一个有趣的思想实验。"

原始黑洞应该是在宇宙早期形成的，其质量范围很广，小到一颗小行星，大到数千个太阳质量。它们可能是暗物质的重要组成部分，也可能是现今星系中心超大质量黑洞的种子。

在思想实验中将小黑洞置于太阳中心的图像。图片来源：© MPA，背景图片： 维基媒体/创作共用空间。

在极小的概率下，一颗新形成的恒星可能会捕获一个质量相当于小行星或小卫星的黑洞，然后黑洞就会占据恒星的中心。这种恒星被称为"霍金星"，以史蒂芬-霍金的名字命名，他在 20 世纪 70 年代的一篇论文中首次提出了这一观点。位于这种霍金恒星中心的黑洞只会缓慢增长，因为流出的光度阻碍了为黑洞提供能量的气体的流入。

现在，一个国际科学家小组用不同的黑洞初始质量和不同的恒星中心吸积模型，模拟了这样一颗恒星的演化过程。他们得出了惊人的结果：当黑洞质量较小时，恒星与普通恒星基本没有区别。

领导这项研究的 MPA 博士后、现耶鲁大学助理教授厄尔-帕特里克-贝林格（Earl Patrick Bellinger）说："中心藏有黑洞的恒星寿命会出奇地长。我们的太阳中心甚至可能有一个和水星一样大的黑洞，而我们却毫无察觉。"

这两张图分别显示了一颗质量与太阳相当的恒星在没有（左）和有（右）初始质量类似于小行星的黑洞情况下的径向演化过程。黑色实线表示光球半径，垂直虚线表示太阳当前的年龄。红色区域显示的是氢在核聚变中转化为氦的地方，在黑洞开始明显增长之前，氦提供了太阳的大部分光度（黑色区域；在较低年龄段，黑洞太小，无法在此图中看到）。黑洞驱动对流，使恒星的最内部混合在一起。请注意 y 轴的不同比例。

这样的霍金恒星与普通恒星的主要区别在于核心附近，由于黑洞的吸积，核心将变成对流形态。它不会改变恒星表面的特性，也无法躲避目前的探测能力。不过，可以利用相对较新的星震学领域进行探测，天文学家正在利用声学振荡探测恒星的内部。

此外，在恒星演化的后期，也就是红巨星阶段，黑洞可能会产生特征信号。随着 PLATO 等项目的开展，这样的天体可能会被发现。不过，要确定将黑洞放入不同质量和金属性的恒星中会产生什么影响，还需要进一步的模拟。

"如果原始黑洞确实是在宇宙大爆炸后不久形成的，那么寻找霍金星可能是找到它们的一种方法。"研究报告的共同作者、伊利诺伊州立大学的马特-卡普兰（Matt Caplan）教授指出："尽管太阳是用来演习的，但我们有充分的理由认为，霍金星在球状星团和超微弱矮星系中很常见。这意味着霍金星可以成为检验原始黑洞是否存在以及它们作为暗物质可能发挥的作用的工具"。

编译来源：ScitechDaily