超大质量黑洞是如何形成的？什么是暗物质？在宇宙如何形成的另一种模型中，与宇宙历史的“教科书”相比，一组天文学家提出，这两个宇宙奥秘都可用所谓的原初黑洞来解释。在图中，重点是比较第一批黑洞和恒星出现的时间，并不意味着标准模型中没有考虑黑洞。图源：欧洲空间局

黑洞啊，你全是谜

“不同大小的黑洞仍然是个谜，”哈辛格解释道。“我们不明白自宇宙存在以来，超大质量黑洞怎么会在相对较短的时间内变得如此之巨大。”

他们的模型调整了霍金和物理学家伯纳德·卡尔最初提出的理论，后者认为在大爆炸后的前几分之一秒内，宇宙密度的微小波动可能创造了一个起伏的景观，其中包含“块状”区域，具有额外的质量。这些块状区域会坍塌成黑洞。

该理论并未获得科学依据，但卡佩鲁蒂、纳塔拉詹和哈辛格表示，只要稍加修改，它就可能是有效的。他们的模型表明，在早期宇宙中，第一批恒星和星系会在黑洞周围形成。他们还提出，原初黑洞有能力通过吞噬附近的气体和恒星，或与其他黑洞合并而成长为超大质量黑洞。

“原初黑洞，如果它们确实存在，很可能是所有超大质量黑洞形成的种子，包括银河系中心的黑洞，”纳塔拉詹说。“这个想法让我个人觉得非常令人兴奋，它优雅地统一了我正在研究的两个真正具有挑战性的问题——探索暗物质的本质以及黑洞的形成和生长，并一举解决了它们。”

证实还是否定，或很快知道答案

原初黑洞也可能解决另一个宇宙学难题：与X射线辐射同步的过量红外辐射，是从散布在宇宙中的遥远昏暗源中检测到的。研究人员表示，不断增长的原初黑洞将呈现“完全”相同的辐射特征。

最重要的是，原初黑洞的存在，可能会在不久的将来得到证实或否定——这要取决于去年底从法属圭亚那发射的韦布空间望远镜和 欧洲空间局计划于2030年代执行的激光干涉仪太空天线（LISA）任务。

由美国国家航空航天局、 欧洲空间局和加拿大航天局为接替哈勃空间望远镜开发的韦布望远镜可回溯超过130亿年的宇宙历史。如果暗物质由原始黑洞组成，那么在早期宇宙中，它们周围就会形成更多的恒星和星系，而这正是宇宙时间机器能够看到的。

“如果第一批恒星和星系已经在所谓的‘黑暗时代’形成，韦布应该能够看到它们的证据，”哈辛格说。

与此同时，LISA将能够从原初黑洞的早期合并中获取引力波信号。