中科大提出宇宙原初黑洞形成新机制

原初黑洞是从宇宙原初时期遗留下来的天体遗迹，也是探知极早期宇宙的重要窗口。中科大天文学系教授蔡一夫领导的粒子宇宙学青年研究团队在原初黑洞形成的理论研究中取得了突破，通过宇宙暴胀时期的声速共振效应大大提高了原初黑洞的产生率。相关论文日前在线发表于《物理评论快报》。

原初黑洞是指宇宙在极早期由于局域空间的物质分布过于密集，导致直接坍塌形成的黑洞。早在上世纪60年代，物理学家泽尔多维奇和霍金分别指出了这类黑洞的理论可能性。它是宇宙中暗物质的候选者之一，可以作为种子黑洞在星系中演化形成超大质量黑洞，也可能是产生引力波的一种重要天体。

然而在标准宇宙学模型中，宇宙空间经历了暴胀的迅速放大之后，会被拉扯得极为均匀，导致原初黑洞的产生率极低，不足以带来令人期待的观测效应。这为探测原初黑洞提出了挑战。

中科大研究团队提出了一种新的原初黑洞产生机制，利用暴胀时期的声速振荡来共振放大原初物质密度扰动，使得原初黑洞的产生率达到天文观测可检验的水平。

蔡一夫团队发现，如果原初宇宙中存在以声速传播的物质密度扰动，且形成周期性振荡，那么原初密度将发生周期性叠加，增加原初黑洞的产生几率。研究还表明，这种新的形成机制可以为一定比例的暗物质提供合理的解释，并有望被未来的多信使天文观测所检验。