2025年底，一个来自约3亿光年外的引力波信号，让天文学家看到了疑似原初黑洞的波动。
2025年11月12日，地球引力波探测器LIGO以及室女座探测器，同时捕捉到了一阵时空涟漪，这次的事件被编号为S251112cm，它来自两个致密天体的并合。
这次的合并事件和以往的都不同，它让整个天文界为之震动：天文学家测算发现，这个系统的核心质量指标（啁啾质量）是在0.1-0.87倍太阳质量之间，其中至少有一个天体的质量是小于太阳，这个结论的置信度超过99%，该事件的误报率约为每4年1次，是一个统计上较为显著的候选事件。
比太阳小的黑洞，特殊在哪呢？
这里我们要先明确恒星演化的基本规则：我们已知的绝大多数黑洞，都是大质量恒星死亡时核心坍缩的产物。
但要坍缩成黑洞，恒星核心必须足够重，常规恒星演化形成的黑洞，前身星核心质量至少要达到奥本海默极限（约太阳的3倍质量）。
所以它最终留下的黑洞残骸质量必然是要超过太阳的，哪怕是恒星死亡留下的另一种致密残骸中子星，质量也不可能低于1倍太阳质量，以为白矮星的质量上限（钱德拉塞卡极限）为1.44倍太阳质量，超过这个极限就会坍缩成中子星。
换句话说，这次探测到的小质量黑洞根本不可能是恒星演化的产物，它的起源，只能追溯到宇宙诞生的最初瞬间。
这种宇宙诞生之初就形成的黑洞，就是原初黑洞。
早在上世纪70年代，霍金等物理学家就提出了这个猜想：在宇宙大爆炸之后不到1秒的时间里，整个宇宙还只是一锅滚烫致密的粒子汤，没有恒星、没有星系，甚至连质子和中子都还没成型，就在这个阶段，宇宙发生了一次关键的相变——量子色动力学（QCD）相变，自由的夸克和胶子突然抱团，形成了质子和中子。
这个相变瞬间改变了宇宙的状态方程，让宇宙的密度分布出现剧烈的波动。
那些密度远超周围的区域，会在自身引力作用下直接坍缩成黑洞。
这种黑洞和恒星形成的黑洞不同，原初黑洞的质量没有固定限制，可以小到和小行星相当，也可以大到星系中心的超大质量黑洞级别，刚好能覆盖这次发现的亚太阳质量范围。
更重要的是，如果原初黑洞大量存在，它们完全可以解释宇宙中的暗物质。
但这个猜想的最大短板一直是没有确凿的观测证据，而S251112cm这个亚太阳质量引力波事件，刚好给了我们一个验证这个猜想的绝佳机会。
针对这一事件，研究团队开展了定量分析，验证了该信号与量子色动力学时期形成的原初黑洞模型的一致性。
他们基于量子色动力学相变的原初黑洞模型，加入早期宇宙轻子味不对称的影响（简单说就是早期宇宙中粒子与反粒子的微小数量差，会改变原初黑洞的质量分布），构建了覆盖多个数量级的原初黑洞质量函数，没有先入为主地预设原初黑洞的数量。
随后，他们算出了两个关键数字：
第一，按照这个模型，以引力波探测器第三次运行阶段的灵敏度，每年应该能探测到0.8次这类亚太阳质量的双黑洞并合。
第二，引力波探测器从第一次到第四次运行，以第三次灵敏度为中间值近似，累计有效观测时间4.35年，仅发现了这1个候选事件，换算后的实际观测率为0.23次每年，95%置信区间为0.012-1.09次每年。
理论预测的0.8次每年，刚好完美落在实际观测的误差范围内，这不是巧合，而是理论与观测的精准吻合。
它直接证明了S251112cm这个事件，完全可以用原初黑洞的并合来解释，这是原初黑洞存在的强有力证据。
同时，也让他们把这个结论延伸到了暗物质的核心谜题上。
研究团队反过来用这次观测给原初黑洞的丰度划定了严格下限：在论文采用的模型与天体物理参数假设下，哪怕按最保守的统计结果，原初黑洞至少也占了宇宙暗物质总量的4%。
而他们模型采用的基准值是在研究的质量范围内，原初黑洞占暗物质的33.9%，这个数值还能同时解释引力波探测器此前观测到的，3-200倍太阳质量的双黑洞并合事件中的相当一部分，相当于一个模型同时解释了两个不同质量范围的引力波观测结果。
当然，科学研究必须保持严谨，我们还不能100%敲定这个事件就是原初黑洞。
首先，这个事件目前仍为候选体，最终的完整离线数据分析尚未完成，质量参数仍存在调整的可能。
其次，有没有其他可能的解释？比如两个亚太阳质量的中子星并合？
但中子星并合通常会伴随千新星的明亮电磁信号，而该事件没有明显的电磁对应体，后续全球数十台光学和高能望远镜对该天区做了密集观测，也没有找到符合事件距离限制的对应体，基本排除了中子星并合的可能。
至于其他更奇特的致密天体，目前仅有理论猜想，没有成熟可靠的形成机制，能自然解释这次事件的只有原初黑洞。
论文同时强调，这次的分析并不局限于S251112cm这一个事件的特殊性质，而是适用于任何确认的亚太阳质量致密双星并合探测。
现在，整个天文界都在等待三座引力波探测器的第五次观测运行（O5），升级后的探测器灵敏度更高，能捕捉到更远、更弱的信号。
如果O5阶段能再探测到几个这类亚太阳质量并合事件，就能彻底实锤原初黑洞的存在。
未来，欧洲航天局计划2035年发射的空间引力波探测器LISA，还有地面上灵敏度比LIGO高10倍的宇宙探测器，会带来更精准的数据，从而彻底搞清楚原初黑洞到底占了暗物质的多大比例，甚至能否完全解释暗物质。
这项研究于2026年2月发表在预印平台。
公赢网提示：文章来自网络，不代表本站观点。
