黑洞可以寄生在恒星内部？

在人们的印象里，黑洞的形成是一场惊天动地的宇宙奇观：一颗恒星在生命的尽头猛烈爆炸，其残骸在自身的重力下坍塌，最终化为贪婪吞噬周身万物的饕餮巨兽。但有没有一种可能，黑洞并不总是来得如此声势浩大？有没有可能，在无人留意的角落，某些看似寻常的恒星内部，正有一颗黑洞在悄悄生长？

一篇近日发表在《物理评论D》上的研究提出的这一猜想，比我们对黑洞最天马行空的想象还要神奇。

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“袖珍”黑洞之谜

The mystery of tiny black holes

近年来，对引力波的探测暗示我们的宇宙中不乏与太阳质量相近的黑洞。但这一结果有些匪夷所思。现有的天体物理学模型表明，类似太阳的小质量恒星根本无法坍缩形成黑洞。那么这些“迷你”黑洞到底从何而来？

有一种理论认为，这些令人困惑的物体可能是由神秘的暗物质形成的。对这种物质，我们仍知之甚少。它们无法被直接观测，却又在宇宙间无处不在，用自身的引力悄然塑造着星系乃至更大尺度的结构。有些学者相信，恒星能够缓慢的将暗物质吸纳入内部。要是等上足够长的时间，在恒星内部聚集起的暗物质可能会引发一场小型的坍缩，从而在恒星中心形成一颗微型的黑洞。但从外部观察，这颗恒星看上去将不会有任何异常。

黑洞在恒星内部形成后，便会开始吸收周围的物质而不断生长。但具体的过程取决于这颗恒星本身的性质。恒星的种类，以及它的自转，将会显著影响黑洞的生长和最终的形态。

一个在恒星内部的黑洞想象图

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白矮星：三相命运

White dwarfs: Three fates hidden in the core

白矮星是类太阳恒星演化的终点，这些恒星失去了外部包层后剩下致密核心。它们通常和地球大小相当，但质量却和太阳不相上下。在电子简并压力——一种量子力学现象——的支撑下，这些恒星残骸不会继续向内坍缩，但若是有一颗黑洞已经在白矮星的内部形成，那么事情就将变得微妙起来。

在这种情况下，白矮星的自转速度将成为整个过程的决定性因素。可能的情况大致有三种：

如果自转较慢，白矮星内部缺乏角动量的物质将无法作太多抵抗就落入黑洞之中。于是这颗黑洞便能靠着源源不断的恒星物质供应稳定生长，直至最终将整个恒星纳入腹中。

如果自转速度适中，黑洞的坍缩可能会比事件视界的形成更快。这将导致黑洞暴露在视界之外，即所谓的“裸奇点”。这种物体的存在是对现行物理学的挑战。它为研究近似太阳质量裸奇点开辟了一条新途径，并有可能揭示引力作用的更深层机制。

如果自转很快，黑洞的生长将大为放缓。白矮星的自转及内部物质流动导致的粘性阻力会阻碍黑洞吸收恒星物质，并在黑洞两极形成漏洞状的地带，使得整颗恒星无法都向着黑洞坍缩。这时的黑洞成了一只 “寄生虫”，隐匿于白矮星的中心，无声无息从宿主的躯体中攫取养分。表面上看，这颗白矮星一切正常，但其内部已然在逐渐腐化。

展示白矮星内部寄生黑洞吸积受阻情况的示意图。 图片来源：H. A. Adarsha

3

中子星：通向黑洞的单程票

Neutron stars: The one-way path to a black hole

中子星是比白矮星密度更大的星体，区区一勺子中子星物质就能高达十亿吨之重。一颗中子星的半径通常在十公里左右，但质量却甚于太阳。如果黑洞在高速自转的中子星内部形成，那么它的结局便已注定。黑洞将迅猛生长，在短短一天里就能从内由外掏空中子星的内部，甚至来不及让它为宇宙留下一声寂寥的叹息。

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大隐隐于市

Hidden in plain sight

这些隐秘的黑洞很可能正藏身于正常恒星的内部，静悄悄地生长着。也许有一天，它们会不慎露出马脚：奇特的引力特征，恒星不寻常的冷却，或是双星系统轨道突如其来的变化，都有可能是指向这些潜伏黑洞的线索。但在那之前，一些黑洞能在宿主体内潜伏长达几十亿年之久，直至这些恒星生命的尽头；另一些则会提前露出獠牙，将宿主囫囵吞下，作为独立形成的黑洞取代这些倒霉的恒星。

在银河系中心橄榄球状的核球区域内，据说有大量的暗物质聚集。如果近似太阳质量的黑洞和裸奇点果真源自暗物质在白矮星内部的作用，那么在此处应当能探测到这些奇异的物体。所谓的“混合恒星”，即寄宿着微型黑洞的白矮星，也理应存在于此。

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于无声处听惊雷

Listening to the silence

上述的想法不仅重新诠释了恒星的生命历程，更为暗物质的探测提供了新线索。若是这些潜匿的黑洞确实存在，它们便是了解暗物质在恒星内部特性的天然探测器。同时，如果裸奇点也当真由这种方式诞生，这便意味着广义相对论的一大基础原则“宇宙监督假设”也将受到挑战。

所以当你再次仰望夜空时，不妨提醒自己，不是每颗星星都如它们看起来那般璀璨亮丽。在那光彩夺目的外表下，也许潜藏着摄人心魄的秘密，乃至连光也无法逃离的深邃黑暗。

来源：牧夫天文

编辑：Chocobo

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