最后更新：2025年8月19日

原初黑洞：年轻宇宙的隐形遗迹

原始宇宙

在原始宇宙（大爆炸刚发生后），能量和物质的密度极其巨大。在某些地方，它们可能“向内坍缩”。这些局部波动可能进一步集中这些物质/能量。当密度超过临界阈值时，引力占据主导：该区域立即坍缩，形成原始黑洞。

换句话说，原初黑洞（PBH）可能在宇宙诞生最初的极短瞬间，于极端密度涨落中形成。与恒星坍缩形成的恒星级黑洞不同，这些黑洞源于宇宙的初始条件。若某个区域的局部密度过高，使其史瓦西半径（\(R_s = 2GM/c^2\)）达到与因果视界相当的程度，黑洞便会即刻形成。

原初黑洞的可能质量覆盖了极其广阔的谱系，从亚原子尺度（\(10^{-5}\)克）到数千个太阳质量不等。其质量由形成时刻决定：在大爆炸后\(10^{-23}\)秒形成的黑洞，质量堪比一座山；而晚一秒形成的原初黑洞，质量可达\(10^5 M_{\odot}\)。

我们仍不清楚暗物质是什么，但已知它约占宇宙中物质的85%。原初黑洞（PBH）是一种假说，试图解释这部分（或全部）暗物质——它们数量庞大、不可见（仅通过引力显现），且在宇宙早期形成。它们可能是一种暗物质形式，但仅限于一个非常狭窄的质量范围，因为观测结果排除了其他大多数可能性。

现代研究（引力微透镜效应、霍金蒸发的伽马辐射、宇宙微波背景的各向异性）使我们能够缩小可能构成暗物质重要组成部分的原初黑洞质量范围。低质量原初黑洞（\(<10^{15}\,\text{g}\)）应已完全蒸发，而中等质量原初黑洞则因缺乏引力透镜事件而受到严格限制。

微引力透镜效应：微引力透镜效应用于探测是否有大量致密天体（如原初黑洞）从恒星前方经过，但由于观测到的此类事件数量不足，这限制了特定质量的原初黑洞对暗物质可能构成的贡献。
伽马辐射：通过霍金机制蒸发的小型原初黑洞（PBHs）预期产生的伽马辐射尚未被探测到，这排除了低质量PBHs作为暗物质的可能性。
对宇宙微波背景（CMB）的影响：CMB的各向异性：过多的质量巨大的原初黑洞会扰乱早期宇宙的演化，而这一现象我们并未观测到。

原初黑洞被认为是假设性的，并未被广泛接受，其研究依赖于间接特征。

迄今为止，原初黑洞（PBH）主要仍是理论上的天体。尽管其存在在物理学和宇宙学上具有可能性，但目前仍缺乏直接证据，且它们在暗物质中的作用也备受争议。各种模型预测了不同的质量与丰度，但科学界对其实际重要性尚未达成共识。