原初黑洞是從宇宙原初時期遺留下來的天體遺跡，也是探知極早期宇宙的重要窗口。中科大天文學(xué)系教授蔡一夫領(lǐng)導(dǎo)的粒子宇宙學(xué)青年研究團(tuán)隊在原初黑洞形成的理論研究中取得了突破，通過宇宙暴脹時期的聲速共振效應(yīng)大大提高了原初黑洞的產(chǎn)生率。相關(guān)論文日前在線發(fā)表于《物理評論快報》。

原初黑洞是指宇宙在極早期由于局域空間的物質(zhì)分布過于密集，導(dǎo)致直接坍塌形成的黑洞。早在上世紀(jì)60年代，物理學(xué)家澤爾多維奇和霍金分別指出了這類黑洞的理論可能性。它是宇宙中暗物質(zhì)的候選者之一，可以作為種子黑洞在星系中演化形成超大質(zhì)量黑洞，也可能是產(chǎn)生引力波的一種重要天體。

然而在標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型中，宇宙空間經(jīng)歷了暴脹的迅速放大之后，會被拉扯得極為均勻，導(dǎo)致原初黑洞的產(chǎn)生率極低，不足以帶來令人期待的觀測效應(yīng)。這為探測原初黑洞提出了挑戰(zhàn)。

中科大研究團(tuán)隊提出了一種新的原初黑洞產(chǎn)生機(jī)制，利用暴脹時期的聲速振蕩來共振放大原初物質(zhì)密度擾動，使得原初黑洞的產(chǎn)生率達(dá)到天文觀測可檢驗的水平。

蔡一夫團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，如果原初宇宙中存在以聲速傳播的物質(zhì)密度擾動，且形成周期性振蕩，那么原初密度將發(fā)生周期性疊加，增加原初黑洞的產(chǎn)生幾率。研究還表明，這種新的形成機(jī)制可以為一定比例的暗物質(zhì)提供合理的解釋，并有望被未來的多信使天文觀測所檢驗。（徐玢 金莊維）