黑洞有多种类型，取决于它们的形成方式。传统的黑洞形成于恒星耗尽燃料并自身坍缩时。如果恒星质量足够大，约为我们太阳质量的三到十倍，就会形成黑洞。
另一种类型是位于许多星系中心的超大质量黑洞，其质量是太阳的数百万倍。这两种类型的黑洞都有大量的证据支持。
然后是原初黑洞，它们是更为神秘的天体，被认为是在大爆炸后不久形成的。其理论是，早期宇宙物质分布的随机涨落一定产生了足够致密的区域，从而形成了黑洞。
然而，没有人知道原初黑洞是否真的存在。天文学家就是无法收集到证据。
大爆炸之谜
情况开始发生变化。2016年，天文学家开始运行一个名为LIGO的引力波探测器，该探测器可以测量两颗遥远的黑洞碰撞时宇宙的振动方式。自那时以来，他们已经探测到47次不同质量的黑洞碰撞。这为他们提供了一个有趣的研究数据库。
现在，最新的分析表明，超过四分之一的碰撞涉及原初黑洞。“如果得到证实，这些结果将意味着LIGO/Virgo合作项目可能已经探测到了多达24个形成于早期宇宙的双黑洞，”日内瓦大学的Gabriele Franciolini及其同事在进行数据分析时说道。这将是首次观测到任何原初黑洞。
首先是一些背景。新的黑洞碰撞数据库带来了一些难题。其中最主要的是，一些观测到的黑洞质量太大，无法通过恒星的引力坍缩形成。这些黑洞一定是以不同的方式形成的。
这就是原初黑洞的用武之地。它们与恒星形成的黑洞的主要区别在于它们可以拥有的质量范围。理论上，这些黑洞可以非常小——仅10^-8千克——也可以非常大，是太阳质量的许多倍。
但是，各种宇宙模型排除了某些尺寸的原初黑洞的存在。例如，英国宇宙学家斯蒂芬·霍金预测，黑洞会辐射能量，并随着时间的推移，会导致它们缩小。如果是这样，任何在大爆炸后不久诞生、质量小于约10^11千克的黑洞现在都已经蒸发掉了。
天文学家们也一直在寻找较大的原初黑洞会产生的标志性迹象。例如，它们的引力场应该像强大的透镜一样，在它们经过前景物体时放大遥远物体。
微引力透镜事件
然而，天文学家尚未观测到这类“微引力透镜”事件。这并不排除原初黑洞的存在，但它确实对它们存在的数量设定了重要的限制。
另一个重要因素是应该有多少恒星起源的黑洞。这取决于它们在宇宙历史中形成的可能性有多大。同样，关于这可能在星团、气体云等方面如何发生，有许多理论。
对于研究黑洞碰撞数据集的天文学家来说，目标是考虑所有这些相互竞争的因素，以确定哪些理论和约束与数据一致，哪些不一致。事实证明这是一项艰巨的任务，但最新的研究已经成功完成了。
这项研究使用了一种强大的统计技术，称为贝叶斯分析。它考虑了各种理论，关于恒星起源的黑洞如何增加了早期宇宙中原初黑洞的种群。
通过这种方式，它可以表明黑洞如此普遍，以至于恒星形成无法解释所有这些黑洞。因此，一定存在着大量的原初黑洞。“与零假设相比，原初种群的证据得到了决定性的支持，”团队说道。
这是一个有趣的结果，不仅是因为原初黑洞可能有助于解决另一个重要的谜团。那就是宇宙似乎充满了我们看不见的暗物质，但它仍然对我们能看到的物质产生引力作用。
没有人知道暗物质是由什么组成的，但有一种理论认为原初黑洞可以解释这种质量。新证据表明原初黑洞确实存在，这将有助于天体物理学家搜寻暗物质候选者，从而更精确地搜索。
然而，原初黑洞的证据尚未完全确凿。“我们的研究结果表明，LIGO/Virgo可能已经探测到暴胀后形成的黑洞，这是一个令人着迷的可能性，”团队说道。
这可能令人着迷，但尚未确定。天体物理学家需要更多数据来确信，为此，他们将不得不等待目前正在设计中的下一代引力波探测器。
参考文献：LIGO/Virgo引力波数据中原初黑洞存在的证据：arxiv.org/abs/2105.03349
